热力学习题三版陈钟秀.docx

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1、3-3假设氮气服从理想气体定律，试计算1kmol氮气在温度500℃，压力为10.13MPa下的内能、焓、熵、Cp、Cv和自由焓之值。已知：（1）在0.1013MPa时氮气的Cp与温度的关系为：（2）假定在0℃及0.1013MPa时氮气的焓值为零；（3）在25℃及0.1013MPa时氮气的熵值为。解：（1）熵值的计算对于理想气体：（2）焓值的计算（3）其他热力学性质计算8/83-5.试用普遍化方法计算二氧化碳在473.2K、30MPa下的焓与熵。已知在相同条件下，二氧化碳处于理想状态的焓为8377J/mol，熵为-25.86J/

2、(mol·K).解：查附录二得二氧化碳的临界参数为：Tc=304.2K、Pc=7.376MPa、ω=0.225∴Tr=T/Tc=473.2/304.2=1.556Pr=P/Pc=30/7.376=4.067—利用普压法计算查表，由线性内插法计算得出：∴由、计算得：HR=-4.377KJ/molSR=-7.635J/(mol·K)∴H=HR+Hig=-4.377+8.377=4KJ/molS=SR+Sig=-7.635-25.86=-33.5J/(mol·K)3-15.试计算液态水在30℃下，压力分别为（a）饱和蒸汽压、（b）1

3、00×105Pa下的逸度和逸度系数。已知：（1）水在30℃时饱和蒸汽压pS=0.0424×105Pa；（2）30℃，0～100×105Pa范围内将液态水的摩尔体积视为常数，其值为0.01809m3/kmol；（3）1×105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体。解：（a）30℃，Ps=0.0424×105Pa∵汽液平衡时，又1×105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体，Ps=0.0424×105Pa＜1×105Pa∴30℃、0.0424×105Pa下的水蒸气可以视为理想气体。又理想气体的fi=P∴（b）30℃，100×105Pa∵∴

4、8/84-1.在20℃、0.1013MPa时，乙醇（1）与H2O（2）所形成的溶液其体积可用下式表示：。试将乙醇和水的偏摩尔体积、表示为浓度x2的函数。解：由二元溶液的偏摩尔性质与摩尔性质间的关系：得：又所以4-2.某二元组分液体混合物在固定T及P下的焓可用下式表示：。式中，H单位为J/mol。试确定在该温度、压力状态下（1）用x1表示的和；（2）纯组分焓H1和H2的数值；（3）无限稀释下液体的偏摩尔焓和的数值。解：（1）已知（A）用x2=1-x1带入（A），并化简得：（B）由二元溶液的偏摩尔性质与摩尔性质间的关系：，8/8得

5、：，由式（B）得：所以（C）（D）（2）将x1=1及x1=0分别代入式（B）得纯组分焓H1和H2（3）和是指在x1=0及x1=1时的和，将x1=0代入式（C）中得：，将x1=1代入式（D）中得：。4-3.实验室需要配制1200cm3防冻溶液，它由30%的甲醇（1）和70%的H2O（2）（摩尔比）组成。试求需要多少体积的25℃的甲醇与水混合。已知甲醇和水在25℃、30%（摩尔分数）的甲醇溶液的偏摩尔体积：，。25℃下纯物质的体积：，。解：由得：代入数值得：V=0.3×38.632+0.7×17.765=24.03cm3/mol配

6、制防冻溶液需物质的量：所需甲醇、水的物质的量分别为：则所需甲醇、水的体积为：将两种组分的体积简单加和：则混合后生成的溶液体积要缩小：4-4.有人提出用下列方程组表示恒温、恒压下简单二元体系的偏摩尔体积：式中，V1和V2是纯组分的摩尔体积，a、b只是T、P的函数。试从热力学角度分析这些方8/8程是否合理？解：根据Gibbs-Duhem方程得恒温、恒压下或由题给方程得（A）（B）比较上述结果，式（A）≠式（B），即所给出的方程组在一般情况下不满足Gibbs-Duhem方程，故不合理。4-5试计算甲乙酮和甲苯5-3丙酮（1）－甲醇（

7、2）二元溶液超额自由焓的表达式纯物质的Antoine方程表示如下：单位kPa，T单位℃试求（1）假设气相可看着理想气体，B=0.75，温度为60℃下的p-x-y数据；(2)气相为理想气体，B=0.64，压力为75KPa下的t-x-y数据。解低压体系－汽相可视为理想气体（1）计算式：8/8∵低压高温∴式（7-8）可写为对于二元溶液P=P1+P2=+对多元体系由得出对于二元体系已知温度，液相组成，计算汽相组成和平衡压力不用试差对于二元体系已知压力，气相组成，计算液相组成和平衡温度，需试差8/8同理可得当时，同理8/88/8