热学第二章 习题答案
第二章 热力学第二定律
第二章热力学第二定律一、选择题1．25℃时，将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体，该过程( )(A) ∆S > 0，∆G < 0 ；(B) ∆S < 0，∆G < 0 ；(C) ∆S = 0，∆G = 0 ；(D) ∆S = 0，∆G < 0 。
2．∆G= ∆F的过程是( )(A) H2O(l,373K,p2O(g,373K,p) ；(B) N22(g,400K,100kPa) ；(C) 等温等压下，N2(g) + 3H23(g) ；(D) Ar(g,T,p T+100,p)。
3．等温等压下进行的化学反应，其方向由∆r H m和∆r S m共同决定，自发进行的反应应满足下列哪个关系式( )(A) ∆r S m= ∆r H m/T；(B) ∆r S m> ∆r H m/T ；(C) ∆r S m≥ ∆r H m/T；(D) ∆r S m≤ ∆r H m/T。
4．已知水的六种状态：①100℃，p2O(l)；②99℃，2p2O(g)；③100℃，2p2O(l)；④100℃、2p2O(g)；⑤101℃、p2O(l)；⑥101℃、p2O(g)。
它们化学势高低顺序是( )(A) μ2> μ4> μ3> μ1> μ5> μ6；(B) μ6> μ5> μ4> μ3> μ2> μ1；(C) μ4> μ5> μ3> μ1> μ2> μ6；(D) μ1> μ2> μ4> μ3> μ6> μ5。
5.下列过程中∆S为负值的是哪一个( )(A) 液态溴蒸发成气态溴；(B) SnO2(s) + 2H2(g) = Sn(s) + 2H2O(l) ；(C) 电解水生成H2和O2；(D) 公路上撤盐使冰融化。
6．从A态到B态可沿两条等温膨胀途径进行，一条可逆，一条不可逆，试判断哪个关系式成立( )(A). ΔS可逆>ΔS不可逆(B). W可逆> W不可逆(C). Q可逆< Q不可逆(D). (Q－W)可逆> (Q－W)不可逆7．在隔离体系中发生一个自发过程，则ΔG应为( )(A). ΔG < 0 (B). ΔG > 0(C). ΔG =0 (D). 不能确定8．某气体进行不可逆循环过程的熵变为( )(A). ΔS系= 0 , ΔS环= 0 (B). ΔS系= 0 , ΔS环> 0(C). ΔS系> 0 , ΔS环= 0 (D). ΔS系> 0 , ΔS环> 09．某物质的蒸气压可由下式表示：ln(P/kp a)=13.14－(2437/T)，该物质的摩尔气化热为( )(A). 20.26 kJ·mol-1 (B). 293.1 J·mol-1(C). 5612 J·mol-1(D). 2437 J·mol-110．1mol理想气体经绝热自由膨胀体积增大10倍，则物系的熵变为（）(A). ΔS = 0 (B). ΔS = 19.1 J/K (C). ΔS >19.1 J/K (D). ΔS < 19.1J/K 11．在273K和1atm下，水的化学位μH2O(l)和水汽的化学位μH2O(g)的关系是（）(A). μH2O(l) =μH2O(g) (B). μH2O(l) >μH2O(g) (C). μH2O(l) < μH2O(g)(D). 无法知道12．纯液体在常压下凝固，下列各量中哪个减少（）(A). 熵(B). 自由能(C). 凝固热(D). 蒸汽压13．1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则（）(A). ΔG >ΔF (B). ΔG <ΔF(C). ΔG =ΔF (D). ΔG与ΔF无法进行比较14．在－200C和1atm下，1mol的过冷水结成冰，则物系、环境及总熵变是( )(A). ΔS系< 0 , ΔS环< 0 , ΔS总< 0 (B). ΔS系> 0 , ΔS环> 0 , ΔS总> 0(C). ΔS系< 0 , ΔS环> 0 , ΔS总< 0 (D). ΔS系< 0 , ΔS环> 0 , ΔS总> 015．等温等压下发生不可逆电池反应，其ΔS的计算公式为（）(A). ΔS =ΔH/T (B). ΔS =(ΔH－ΔG )/T(C). ΔS=Q实/T (D). 以上三式都不适用16．绝热封闭体系中若ΔS > 0，表明该过程是（）(A). 可逆(B). 自发(C). 非自发(D) 自发或非自发17．对于封闭体系，当W f=0时，可作为过程的可逆性与变化方向性的判据有（）(A). (dU)T.V≤0 (B). (dH)S.P≥0 (C). (dS)U.V≥0 (D). (dG)T.P≥018．250C,1atm下，NaCl在水中溶解度为6mol˙ L-1, 如将1molNaCl溶解于1L水中，此溶解过程中体系的ΔS和ΔG变化为（）(A). ΔG > 0 ，ΔS < 0 (B). ΔG > 0 ，ΔS > 0(C). ΔG < 0 ，ΔS > 0 (D). ΔG = 0 ，ΔS > 019．在一个绝热的刚性密闭容器中，装有H2和Cl2的混合气体，T为298K，用光引发使之反应生成HCl(g)，设光照能量可不计，气体为理想气体，测得Δf H m (HCl)=— 92.30kJ·mol-1，此过程（）(A). ΔH>0 ΔS<0 (B). ΔH<0 ΔS<0(C). ΔH<0 ΔS>0 (D). ΔH>0 ΔS>020．纯物质在恒压下无相变时的G∽T曲线形状是( )GT T T T (A) (B) (C) (D)21．实际气体CO 2经节流膨胀后，温度下降，那么（ ）(A) ∆S(体) > 0，∆S(环) > 0 ； (B) ∆S(体) < 0，∆S(环) > 0 (C) ∆S(体) > 0，∆S(环) = 0 ； (D) ∆S(体) < 0，∆S(环) = 022．2mol 理想气体B ，在300K 时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其 ∆S (J·K -1)为（ ）(A) -5.76 ；(B) 331 ； (C) 5.76 ； (D) 11.5223．某体系等压过程A→B 的焓变∆H 与温度T 无关，则该过程的（ ）(A) ∆U 与温度无关 ； (B) ∆S 与温度无关 ； (C) ∆F 与温度无关 ； (D) ∆G 与温度无关24．等温下，一个反应a A + b B = d D + e E 的 ∆r C p = 0，那么（ ）(A) ∆H 与T 无关，∆S 与T 无关，∆G 与T 无关 ； (B) ∆H 与T 无关，∆S 与T 无关，∆G 与T 有关 ； (C) ∆H 与T 无关，∆S 与T 有关，∆G 与T 有关 ； (D) ∆H 与T 无关，∆S 与T 有关，∆G 与T 无关 。
热学教程第二章习题答案
热学教程第二章习题答案热学教程第二章习题答案热学是物理学中的一个重要分支，研究物体的热力学性质和热传导现象。
在热学教程的第二章中，我们学习了一些基本的热力学概念和定律，以及一些与热力学相关的计算方法。
本文将为大家提供热学教程第二章习题的答案，帮助大家更好地理解和掌握这些知识。
1. 问题：一个物体的热容量为100 J/℃，它的温度从20℃升高到40℃，需要吸收多少热量？答案：根据热容量的定义，热容量等于物体吸收或释放的热量与温度变化的乘积。
因此，吸收的热量等于热容量乘以温度变化。
在这个问题中，热容量为100 J/℃，温度变化为40℃-20℃=20℃，所以吸收的热量为100 J/℃ × 20℃ = 2000 J。
2. 问题：一个物体的热容量为50 J/℃，它的温度从25℃升高到75℃，需要吸收多少热量？答案：同样地，根据热容量的定义，吸收的热量等于热容量乘以温度变化。
在这个问题中，热容量为50 J/℃，温度变化为75℃-25℃=50℃，所以吸收的热量为50 J/℃ × 50℃ = 2500 J。
3. 问题：一个物体的热容量为200 J/℃，它吸收了5000 J的热量，温度升高了多少℃？答案：根据热容量的定义，吸收的热量等于热容量乘以温度变化。
在这个问题中，吸收的热量为5000 J，热容量为200 J/℃，所以温度变化为5000 J / 200 J/℃ = 25℃。
4. 问题：一个物体的热容量为80 J/℃，它吸收了2000 J的热量，温度升高了多少℃？答案：同样地，根据热容量的定义，温度变化等于吸收的热量除以热容量。
在这个问题中，吸收的热量为2000 J，热容量为80 J/℃，所以温度变化为2000 J / 80 J/℃ = 25℃。
通过以上习题的解答，我们可以看到热容量和温度变化之间的关系。
当热容量增大时，物体吸收或释放的热量相对较大；而当温度变化增大时，物体吸收或释放的热量也相对较大。
热力学第二定律习题解析
第二章热力学第二定律习题一 . 选择题：1. 理想气体绝热向真空膨胀，则 ( )(A) △S = 0，W = 0 (B) △H = 0，△U = 0(C) △G = 0，△H = 0 (D) △U = 0，△G = 02. 熵变△S 是(1) 不可逆过程热温商之和 (2) 可逆过程热温商之和(3) 与过程无关的状态函数 (4) 与过程有关的状态函数以上正确的是（）(A) 1，2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 43. 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是：（）(A) W = 0 (B) Q = 0 (C) △S > 0 (D) △H = 04. 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程（）(A) 可以从同一始态出发达到同一终态(B) 不可以达到同一终态(C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确(D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定5. P⊖、273.15K 水凝结为冰，可以判断体系的下列热力学量中何者一定为零？(A) △U (B) △H (C) △S (D) △G6. 在绝热恒容的反应器中，H2和 Cl2化合成 HCl，此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？ ( ) (A) △r U m (B) △r H m (C) △r S m (D) △r G m7. 在绝热条件下，用大于气筒内的压力，迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为： ( ) (A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 不能确定8. H2和 O2在绝热钢瓶中生成水的过程：（）(A) △H = 0 (B) △U = 0 (C) △S = 0 (D) △G = 09. 在 270K,101.325kPa 下，1mol过冷水经等温等压过程凝结为同样条件下的冰，则体系及环境的熵变应为： ( )(A) △S体系 < 0 ，△S环境 < 0 (B) △S体系 < 0 ，△S环境> 0(C) △S体系 > 0 ，△S环境 < 0 (D) △S体系 > 0 ，△S环境 > 010. 1mol 的单原子理想气体被装在带有活塞的气缸中，温度是 300K，压力为 1013250Pa。
工程热力学第二章 习题解答
第二章 习题解答 2-1()36296.82731700.2630 m /kg 0.510RT pv RT v p ⨯+=⇒===⨯ 311 3.802 kg/m 0.2630v ρ=== 2-2 （1）08314296.93 J/kg K 28R R M ===⋅ （2）30296.932730.8 m /kg 101325RT v p ⨯=== 311 1.25 kg/m 0.8v ρ=== （3）()306831450027364.27 m /kmol 0.110M R T V p ⨯+===⨯ 2-3储气罐内原有CO 2质量：()()3111101.32530103 6.558 kg 188.927345g p V m RT +⨯⨯===⨯+ 充气后的CO 2质量：()()3222101.32530010318.582 kg 188.927370g p V m RT +⨯⨯===⨯+ 充入的CO 2质量：2118.582 6.55812.024 kg m m m ∆=-=-=2-4()621212100.07 1.626 kg 287300p p V m m m RT -⨯⨯∆=-===⨯ 2-5010101325300388 kg/h 287273p V m RT ⨯===⨯ 3299.310300346 kg/h 287273pV m RT ⨯⨯===⨯2-6充入的空气在室外状态下体积：()3220.80.18.559.5 m 0.1pV V p -⨯∆=== 59.519.83 min 3τ== 2-7()()350011011010014310115.210 1.0210273101325300273 5.57310 m /hp V pVT pV V T T p T +⨯⨯⨯⨯=⇒==⨯+=⨯ 2-8 表压力：230009.807234 kPa 0.44g p π⨯==⨯ 101234335 kPa g p B p =+=+=（1）压力不变()2211227318582 K V T T V ==⨯+==309℃ （2）32232875820.5 m /kg 33510RT v p ⨯===⨯ （3）终态：32211 2 kg/m 0.5v ρ=== 初态：3122 4 kg/m ρρ==2-9（1）613.7100.057.693 kg 296.8300pV m RT ⨯⨯===⨯ （2）1222112116.5300361 K 13.7p V p V p T T T T p =⇒==⨯= 2-10111m RT V p = 6212126212250.361030318.6 kg 0.510293p V m p T m RT p T ⨯⨯⨯====⨯⨯2-11333440.15243.140.00185 m 332V R π⎛⎫==⨯⨯= ⎪⎝⎭ 537.6100.001852083 J/kg K 2.2510300pV R mT -⨯⨯===⋅⨯⨯ 该气体为氦气2-12 其他条件相同时，压力低、温度高所需体积大。
李椿热学答案及部分习题讲解部分习题的参考答案
“热学”课程第一章作业习题说明：“热学”课程作业习题全部采用教科书（李椿，章立源，钱尚武编《热学》）里各章内的习题。
第一章习题：1，2，3[1]，4，5，6，8，10，11，20，24[2]，25[2]，26[2]，27，28，29，30，31，32，33. 注：[1] 与在水的三相点时[2] 设为等温过程第一章部分习题的参考答案1.(1) –40;(2) 574.5875;(3) 不可能.2.(1) 54.9 mmHg;(2) 371 K.3. 0.99996.4. 400.574.5. 272.9.6. a = [100／(X s–X i)]⋅(︒C／[X]), b = –[100 X i／(X s–X i)]︒C, 其中的[X]代表测温性质X的单位.8. (1) –205︒C;(2) 1.049 atm.10. 0.8731 cm, 3.7165 cm.11. (1) [略];(2) 273.16︒, 273.47︒;(3) 不存在0度.20. 13.0 kg⋅m-3.24. 由教科书137页公式可得p = 3.87⨯10-3 mmHg.25. 846 kg⋅m-3.26. 40.3 s (若抽气机每旋转1次可抽气1次) 或40.0 s (若抽气机每旋转1次可抽气2次, 可参阅教科书132页).27. 28.9, 1.29 kg⋅m-3.28. 氮气的分压强为2.5 atm, 氧气的分压强为1.0 atm, 混合气体的压强为3.5 atm.29. 146.6 cm-3.30. 7.159⨯10-3 atm, 71.59 atm, 7159 atm; 4.871⨯10-4 atm, 4.871 atm, 487.1 atm.31. 341.9 K.32. 397.8 K.33. 用范德瓦耳斯方程计算得25.39 atm, 用理想气体物态方程计算得29.35 atm.“热学”课程第二章作业习题第二章习题：1，3，4，5，6，7，8，9[3]，10，11，12，13[4]，16，17，18，19，20.注：[3] 设为绝热容器[4] 地球和月球表面的逃逸速度分别等于11.2 km⋅s-1和2.38 km⋅s-1第二章部分习题的参考答案1. 3.22⨯103 cm-3.3. 1.89⨯1018.4. 2.33⨯10-2 Pa.5. (1) 2.45⨯1025 m-3;(2) 1.30 kg⋅m-3;(3) 5.32⨯10-26 kg;(4) 3.44⨯10-9 m;(5) 6.21⨯10-21 J.6. 3.88⨯10-2 eV,7.73⨯106 K.7. 301 K.8. 5.44⨯10-21 J.9. 6.42 K, 6.87⨯104Pa (若用范德瓦耳斯方程计算) 或6.67⨯104 Pa (若用理想气体物态方程计算).10. (1) 10.0 m⋅s-1;(2) 7.91 m⋅s-1;(3) 7.07 m⋅s-111. (1) 1.92⨯103 m⋅s-1;(2) 483 m⋅s-1;(3) 193 m⋅s-1.12. (1) 485 m⋅s-1;(2) 28.9, 可能是含有水蒸气的潮湿空气.13. 1.02⨯104 K, 1.61⨯105 K; 459 K, 7.27⨯103 K.16. (1) 1.97⨯1025 m-3 或2.00⨯1025 m-3;(2) 由教科书81页公式可得3.26⨯1027m-2或3.31⨯1027 m-2;(3) 3.26⨯1027 m-2或3.31⨯1027 m-2;(4) 7.72⨯10-21 J, 6.73⨯10-20 J.17. 由教科书81页公式可得9.26⨯10-6 g⋅cm-2⋅s-1.18. 2.933⨯10-10 m.19. 3.913⨯10-2 L, 4.020⨯10-10 m, 907.8 atm.20. (1) (V1/3 -d)3;(2) (V1/3 -d)3 - (4π/3)d3;(3) (V1/3 -d)3 - (N A - 1) ⋅(4π/3)d3;(4)因V1/3>>d,且N A>>1, 故b = V - (N A/2)⋅{(V1/3 -d)3 +[(V1/3 -d)3 - (N A - 1)⋅(4π/3)d3]}⋅(1/N A) ≈ 4N A(4π/3)(d/2)3.“热学”课程第三章作业习题第三章习题：1，2，4，5[5]，6，7，9，10，11，12，13，15，16，17，18，19，20[6]，22[7]，23，24，25[8]，26，27，28，29，30.注：[5] 设p0 = 1.00 atm[6] 分子射线中分子的平均速率等于[9πRT/(8μ)]1/2[7] 设相对分子质量等于29.0[8] f(ε)dε = 2π-1/2(kT)-3/2ε1/2e-ε/kT dε第三章部分习题的参考答案1. (1) 3.18 m⋅s-1;(2) 3.37 m⋅s-1;(3) 4.00 m⋅s-1.2. 395 m⋅s-1, 445 m⋅s-1, 483 m⋅s-1.4. 3π／8.5. 4.97⨯1016个.6. 0.9534.7. (1) 0.830 %;(2) 0.208 %;(3) 8.94⨯10-7 %.9. [2m／(πkT)]1/2.10. (1) 198 m⋅s-1;(2) 1.36⨯10-2 g⋅h-1.11. [略].12. (1) [略];(2) 1／v0;(3) v0／2.13. (1) 2N／(3v0);(2) N／3;(3) 11v0／9.15. [略].16. [略].17. 0.24 %.18. (1) 0.5724N;(2) 0.0460N.19. n[kT／(2πm)]1/2⋅[1 + (mv2／2kT)]⋅exp[ –(mv2／2kT)]或[nv p ／(2π1/2)] ⋅[1 + (v2／v p2)]⋅exp[ –(v2／v p2)].20. 0.922 cm, 1.30 cm.22. 2.30 km.23. 1955 m.24. kT／2.25. f(ε)dε = 2(π)-1/2(kT)-3/2ε1/2exp[ -ε／(kT)]dε, kT／2.26. 3.74⨯103 J⋅mol-1, 2.49⨯103 J⋅mol-1.27. 6.23⨯103 J⋅mol-1, 6.23⨯103 J⋅mol-1; 3.09⨯103 J⋅g-1, 223 J⋅g-1.28. 5.83 J⋅g-1⋅K-1.29. 6.61⨯10-26 kg和39.8.30. (1) 3, 3, 6;(2) 74.8 J⋅mol-1⋅K-1.“热学”课程第四章作业习题第四章习题：1，2，4，6[7]，7，8，10，11，13[2]，14，15，17，18[9]，19，21.注：[2] 设为等温过程[7] 设相对分子质量等于29.0[9] CO2分子的有效直径等于4.63×10-10 m第四章部分习题的参考答案1. 2.74⨯10-10 m.2. 5.80⨯10-8 m, 1.28⨯10-10 s.4. (1)5.21⨯104 Pa; (2) 3.80⨯106 m-1.6. (1) 3.22⨯1017 m-3;(2) 7.77 m (此数据无实际意义);(3) 60.2 s-1 (此数据无实际意义).7. (1) 1.40;(2) 若分子有效直径与温度无关, 则得3.45⨯10-7 m;(3) 1.08⨯10-7 m.8. (1) πd2／4;(2) [略].10. (1) 3679段;(2) 67段;(3) 2387段;(4) 37段;(5) 不能这样问.11. 3.11⨯10-5 s.13. (1) 10.1 cm;(2) 60.8 μA.14. 3.09⨯10-10 m.15. 2.23⨯10-10 m.17. (1) 2.83;(2) 0.112;(3) 0.112.18. (1) –1.03 kg⋅m-4;(2) 1.19⨯1023 s-1;(3) 1.19⨯1023 s-1;(4) 4.74⨯10-10 kg⋅s-1.19. [略].21. 提示：稳定态下通过两筒间任一同轴柱面的热流量相同.“热学”课程第五章作业习题第五章习题：1，2，3，5，7，8，10，12，13，15，16，17，18，19，21，22[10]，23，24[11]，25，26，27，28，29，31，33[12]，34，35.注：[10] 使压强略高于大气压（设当容器中气体的温度与室温相同时其压强为p1）[11] γp0A2L2/(2V)[12] 设为实现了理想回热的循环第五章部分习题的参考答案1.(1) 623 J, 623 J, 0;(2) 623 J, 1.04⨯103 J, –416 J;(3) 623 J, 0, 623 J.2.(1) 0, –786 J, 786 J;(2) 906 J, 0, 906 J;(3) –1.42⨯103 J, –1.99⨯103 J, 567 J.3.(1) 1.50⨯10-2 m3;(2) 1.13⨯105 Pa;(3) 239 J.4.(1) 1.20;(2) –63.3 J;(3) 63.3 J;(4) 127 J.7. (1) 265 K;(2) 0.905 atm;(3) 12.0 L.8. (1) –938 J;(2) –1.44⨯103 J.10. (1) 702 J;(2) 507 J.12. [略].13. [略].15. 2.47⨯107 J⋅mol-1.16. (1) h = CT + v0p + bp2;(2) C p = C, C V= C + (a2T／b)–ap.17. –46190 J⋅mol-1.18. 82.97 %.19. [略].21. 6.70 K, 33.3 cal, 6.70 K, 46.7 cal; 11.5 K, 80.0 cal, 0, 0.22. γ = ln(p1／p0)／ln(p1／p2).23. (1) [略];(2) [略];(3) [略].24. (1) [略];(2) [略].25. (1) p0V0;(2) 1.50 T0;(3) 5.25 T0;(4) 9.5 p0V0.26. (1) [略];(2) [略];(3) [略].27. 13.4 %.28. (1) A→B为吸热过程, B→C为放热过程;(2) T C = T(V1／V2)γ– 1, V C = V2;(3) 不是;(4) 1 – {[1 – (V1／V2)γ– 1]／[(γ– 1)ln(V2／V1)]}.29. [略].31. 15.4 %.33. [略].34. [略].35. [略].“热学”课程第六章作业习题第六章习题：2，3，5，9，10，11，12[13]，13，15，16，19.注：[13] 设为一摩尔第六章部分习题的参考答案2. 1.49⨯104 kcal.3. (1) 473 K;(2) 42.3 %.5. 93.3 K.9. (1) [略];(2) [略];(3) [略].10. [略].11. [略].12. [略].13. [略].15. ∆T = a (v2-1–v1-1)／C V = –3.24 K.16. [略].19. –a(n A–n B)2／[2C V V(n A+ n B)].“热学”课程第七章作业习题第七章习题：8.第七章部分习题的参考答案8. 提示：在小位移的情况下, exp[ -(cx2-gx3-fx4)／(kT)]≈ exp[ -cx2／(kT)]⋅{1 + [gx3／(kT)]}⋅{1 + [fx4／(kT)]}≈ exp[ -cx2／(kT)]⋅{1 + [gx3／(kT)] + [fx4／(kT)]}.“热学”课程第八章作业习题第八章习题：1，2，3，4，6，7[14]，8，10.注：[14] 设θ= 0第八章部分习题的参考答案1. 2.19⨯108 J.2. 7.24⨯10-2 N⋅m-1.3. 1.29⨯105 Pa.4. 1.27⨯104 Pa.6. f = S[α(R1-1 + R2-1) – (ρgh／2)]= {Sα⋅[2cos(π–θ)]／[2(S／π)1/2 ⋅cos(π–θ) + h–h sin(π–θ)]} +{Sα⋅[2cos(π–θ)]／h} – (Sρgh／2)≈Sα⋅[2cos(π–θ)／h]= 25.5 N.7. 0.223 m.8. 2.98⨯10-2 m.10. (1) 0.712 m; (2) 9.60⨯104 Pa; (3) 2.04⨯10-2 m.“热学”课程第九章作业习题第九章习题：1，2，4[15]，6[5]，7，8，9[16]，11，12，13[17].注：[5] 设p0 = 1.00 atm[15] 水蒸气比体积为1.671 m3/kg[16] 100℃时水的饱和蒸气压为1.013×105Pa，而汽化热为2.38×106 J⋅kg -1，由题8中的[17] 23.03 - 3754/T第九章部分习题的参考答案1. 3.21⨯103 J.2. (1) 6.75⨯10-3 m3;(2) 1.50⨯10-5 m3;(3) 液体体积为1.28⨯10-5 m3, 气体体积为9.87⨯10-4 m3.4. 373.52 K.6. 1.36⨯107 Pa.7. [略].8. [略].9. 1.71⨯103 Pa.11. 4.40⨯104 J⋅mol-1.12. (1) 52.0 atm;(2) 157 K.13. (1) 44.6 mmHg, 195 K;(2) 3.121⨯104 J⋅mol-1, 2.547⨯104 J⋅mol-1, 5.75⨯103 J⋅mol-1.。
【精品】化工热力学第二章习题解答
【精品】化工热力学第二章习题解答化工热力学第二章习题解答1.一个理想气体在恒定温度下，其压强与体积的关系如下所示：P = A / V^2其中P是压强，V是体积，A是常数。
求该气体的热力学过程方程。
解答：根据热力学第一定律，对于恒温过程，有dU = dq + dw = dq - PdV，其中U是内能，q是热量，w是对外界做的功。
由于该气体是理想气体，可以假设其内能只与温度有关，即dU = Cdt，其中C 是常数，t是温度。
将上式代入热力学第一定律中，得到Cdt = dq - PdV。
根据理想气体状态方程PV = nRT，其中n为物质的量，R为气体常数，T为温度。
将P = A / V^2代入上式，得到Cdt = dq - (A / V^2)dV。
对上式两边同时积分，得到∫Cdt = ∫dq - ∫(A / V^2)dV。
即Ct = q - A / V + B，其中B为常数。
综上所述，该气体的热力学过程方程为Ct = q - A / V + B。
2.一个气体在等体过程中，其压强与温度的关系如下所示：P = A * T^2其中P是压强，T是温度，A是常数。
求该气体的热力学过程方程。
解答：根据热力学第一定律，对于等体过程，有dU = dq + dw = dq - PdV，其中U是内能，q是热量，w是对外界做的功。
由于该气体是理想气体，可以假设其内能只与温度有关，即dU = Cdt，其中C 是常数，t是温度。
将上式代入热力学第一定律中，得到Cdt = dq - PdV。
根据理想气体状态方程PV = nRT，其中n为物质的量，R为气体常数，T为温度。
将P = A * T^2代入上式，得到Cdt = dq - (A * T^2)dV。
对上式两边同时积分，得到∫Cdt = ∫dq - ∫(A * T^2)dV。
即Ct = q - (A / 3)T^3 + B，其中B为常数。
综上所述，该气体的热力学过程方程为Ct = q - (A / 3)T^3 + B。
(完整版)第二章热力学第一定律习题
第二章热力学第一定律选择题1. 热力学第一定律厶U=Q+W只适用于(A) 单纯状态变化(B) 相变化(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何变化答案：D2. 关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上(B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量(D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案：B3. 关于焓的性质, 下列说法中正确的是(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓(B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律(C) 系统的焓值等于内能加体积功(D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案：D。
因焓是状态函数。
4. 涉及焓的下列说法中正确的是(A) 单质的焓值均等于零(B) 在等温过程中焓变为零(C) 在绝热可逆过程中焓变为零(D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案：D。
因为焓变厶HM U+A (pV)，可以看出若△ (pV) V 0则厶H VA Uo5. 下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数(A) 理想溶液(B) 稀溶液(C) 所有气体(D) 理想气体答案：D6. 与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是(A) 标准状态下单质的生成热都规定为零(B) 化合物的生成热一定不为零(C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量(D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案：A。
按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。
7. dU=CvdT及dUm=Cv,md■适用的条件完整地说应当是(A) 等容过程(B) 无化学反应和相变的等容过程(C) 组成不变的均相系统的等容过程(D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案：D8．下列过程中, 系统内能变化不为零的是(A) 不可逆循环过程(B) 可逆循环过程(C) 两种理想气体的混合过程(D) 纯液体的真空蒸发过程答案：0因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。
第2章 习题提示和答案
2−10 空 气 在 某 压 气 机 中 被 压 缩 ， 压 缩 前 空 气 的 参 数 是 ： p1 = 0.1MPa ，
v1 = 0.845 m3 kg 。压缩后的参数是 p2 = 0.1MPa ，v2 = 0175 m3 kg 。设在压缩过程中每 kg
空气的热力学能增加 146.5kJ 同时向外放出热量 50kJ。压气机每分钟产生压缩空气 10kg。求： （1）压缩过程中对每 kg 气体所作的体积变化功；（2）每生产 1kg 的压缩空气所需的功（技 术功）；（3）带动此压气机要用多大功率的电动机？
氨进入和离开锅炉时的焓分别为 h1 = h ' = −396.2kJ/kg、h2 =h" = −223.2kJ/kg ，氨离开过热 器时的焓为 h = −25.1kJ/kg 。
提示和答案：氨在锅炉和过热器中过程均近似为定压过程，换热量等于焓差。
Φ g
=
0.865kW
， Φs
=
0.991kW
。
2−15 向大厦供水的主管线在地下 5m进入时，管内压力 600kPa。经水泵加压，在距地 面 150m高处的大厦顶层水压仍有 200kPa，假定水温为 10℃，流量为 10kg/s，忽略水热力学 能差和动能差，假设水的比体积为 0.001m3/kg，求水泵消耗的功率。
8
第二章 热力学第一定律
进口处蒸汽为 70m/s，出口处速度为 140m/s 时对汽轮机的功率有多大的影响；（4）蒸汽进 出、口高度并差是 1.6m 时，对汽轮机的功率又有多大影响？
提示和答案：（1）
p 1
=
p e ,1
+
p b
=
9.1MPa
、
p2
=
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第二章 气体分子运动论得基本概念2-1 目前可获得得极限真空度为10-13mmHg 得数量级,问在此真空度下每立方厘米内有多少空气分子,设空气得温度为27℃。
解: 由P=n K T 可知n =P/KT= =3、21×109(m –3)注:1mmHg=1、33×102N/m 22-2 钠黄光得波长为5893埃,即5、893×10-7m,设想一立方体长5、893×10-7m,试问在标准状态下,其中有多少个空气分子。
解:∵P=nKT ∴PV=NKT其中T=273K P=1、013×105N/m 2∴N=个2-3 一容积为11、2L 得真空系统已被抽到1、0×10-5mmHg 得真空。
为了提高其真空度,将它放在300℃得烘箱内烘烤,使器壁释放出吸附得气体。
若烘烤后压强增为1、0×10-2mmHg,问器壁原来吸附了多少个气体分子。
解:设烘烤前容器内分子数为N 。
,烘烤后得分子数为N 。
根据上题导出得公式PV = NKT 则有:因为P 0与P 1相比差103数量,而烘烤前后温度差与压强差相比可以忽略,因此 与 相比可以忽略1823223111088.1)300273(1038.11033.1100.1102.11⨯≅+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=∆---T P K N N 个 2-4 容积为2500cm 3得烧瓶内有1、0×1015个氧分子,有4、0×1015个氮分子与3、3×10-7g 得氩气。
设混合气体得温度为150℃,求混合气体得压强。
解:根据混合气体得压强公式有PV=(N 氧+N 氮+N 氩)KT其中得氩得分子个数:N 氩=(个)∴ P=(1、0+4、0+4、97)1015PammHg2-5一容器内有氧气,其压强P=1、0atm,温度为t=27℃,求(1) 单位体积内得分子数:(2) 氧气得密度;(3) 氧分子得质量;(4) 分子间得平均距离;(5) 分子得平均平动能。
解:(1) ∵P=nKT∴n=m-3(2)=g(3)m氧(4) 设分子间得平均距离为d,并将分子瞧成就是半径为d/2得球,每个分子得体积为v。
=V∴cm(5)分子得平均平动能为:(尔格)2-6在常温下(例如27℃),气体分子得平均平动能等于多少ev?在多高得温度下,气体分子得平均平动能等于1000ev?解:(1)(J)∵leV=1、6×10-19J∴(ev)(2)T=2-7一摩尔氦气,其分子热运动动能得总与为3、75×103J,求氦气得温度。
:解:∴2-8质量为10Kg得氮气,当压强为1、0atm,体积为7700cm3时,其分子得平均平动能就是多少？解: ∵而∴J2-9 质量为50、0g,温度为18、0℃得氦气装在容积为10、0L得封闭容器内,容器以v=200m/s得速率作匀速直线运动。
若容器突然静止,定向运动得动能全部转化为分子热运动得动能,则平衡后氦气得温度与压强将各增大多少？解:由于容器以速率v作定向运动时,每一个分子都具有定向运动,其动能等于,当容器停止运动时,分子定向运动得动能将转化为分子热运动得能量,每个分子得平均热运动能量则为∴△T=因为容器内氦气得体积一定,所以故△P=,又由得:∴△P=(atm )2-10 有六个微粒,试就下列几种情况计算它们得方均根速率:(1)六个得速率均为10m/s;(2) 三个得速率为5m/s,另三个得为10m/s;(3) 三个静止,另三个得速率为10m/s。
解:(1)(2)(3)2-11 试计算氢气、氧气与汞蒸气分子得方均根速率,设气体得温度为300K,已知氢气、氧气与汞蒸气得分子量分别为2、02、32、0与201。
解:m/s2-12 气体得温度为T = 273K,压强为 P=1、00×10-2atm,密度为ρ=1、29×10-5g(1) 求气体分子得方均根速率。
(2) 求气体得分子量,并确定它就是什么气体。
解:(1)(2)m=28、9该气体为空气2-13 若使氢分子与氧分子得方均根速率等于它们在月球表面上得逃逸速率,各需多高得温度？解:在地球表面得逃逸速率为V地逸=在月球表面得逃逸速率为V月逸=又根据∴当时,则其温度为TH2=TO2=当时TH2=TO2=2-14 一立方容器,每边长1、0m,其中贮有标准状态下得氧气,试计算容器一壁每秒受到得氧分子碰撞得次数。
设分子得平均速率与方均根速率得差别可以忽略。
解:按题设米/秒设标准状态下单位容器内得分子数为n,将容器内得分子按速度分组,考虑速度为vi 得第i组。
说单位体积内具有速度vi得分子数为ni,在时间内与dA器壁相碰得分子数为ni ·vixdt·dA,其中vix为速度vi在X方向上得分量,则第i组分子每秒与单位面积器壁碰撞次数为ni ·vix,所有分子每秒与单位面积器壁碰撞次数为:即在标准状态下n=2、69×1025m-3∴2-15 估算空气分子每秒与1、0cm2墙壁相碰得次数,已知空气得温度为300K,压强为1、0atm,平均分子量为29。
设分子得平均速率与方均根速率得差别可以忽略。
解:与前题类似,所以每秒与1cm2得墙壁相碰次数为:2-16 一密闭容器中贮有水及饱与蒸汽,水得温度为100℃,压强为1、0atm,已知在这种状态下每克水汽所占得体积为1670cm3,水得汽化热为2250J/g（1）每立方厘米水汽中含有多少个分子？（2）每秒有多少个水汽分子碰到水面上？（3）设所有碰到水面上得水汽分子都凝结为水,则每秒有多少分子从水中逸出？（4）试将水汽分子得平均动能与每个水分子逸出所需能量相比较。
解:(1)每个水汽分子得质量为:每cm3水汽得质量则每cm3水汽所含得分子数(2)可瞧作求每秒与1cm2水面相碰得分子数D,这与每秒与1cm2器壁相碰得分子数方法相同。
在饱与状态n不变。
(3)当蒸汽达饱与时,每秒从水面逸出得分子数与返回水面得分子数相等。
(4)分子得平均动能每个分子逸出所需得能量显而易见E,即分子逸出所需能量要大于分子平均平动能。
2-17 当液体与其饱与蒸气共存时,气化率与凝结率相等,设所有碰到液面上得蒸气分子都能凝结为液体,并假定当把液面上得蒸气分子迅速抽去时液体得气化率与存在饱与蒸气时得气化率相同。
已知水银在0℃时得饱与蒸气压为1、85×10-6mmHg,汽化热为80、5cal/g,问每秒通过每平方厘米液面有多少克水银向真空中气化。
解:根据题意,气化率与凝结率相等P=1、85×10-6mmHg=2、47×10-4Nm-2气化得分子数=液化得分子数=碰到液面得分子数N,由第14题结果可知:则每秒通过1cm 2液面向真空气化得水银质量2-18 已知对氧气,范德瓦耳斯方程中得常数b=0、031831mol -1,设b 等于一摩尔氧气分子体积总与得四倍,试计算氧分子得直径。
解:∴2-19 把标准状态下224升得氮气不断压缩,它得体积将趋于多少升？设此时得氮分子就是一个挨着一个紧密排列得,试计算氮分子得直径。
此时由分子间引力所产生得内压强约为多大？已知对于氮气,范德瓦耳斯方程中得常数a=1、390atm ﹒l 2mol -2,b=0、039131mol -1。
解:在标准状态西224l 得氮气就是10mol 得气体,所以不断压缩气体时,则其体积将趋于10b,即0、39131,分子直径为:内压强P 内=atm注:一摩尔实际气体当不断压缩时(即压强趋于无限大)时,气体分子不可能一个挨一个得紧密排列,因而气体体积不能趋于分子本身所有体积之与而只能趋于b 。
2-20 一立方容器得容积为V,其中贮有一摩尔气体。
设把分子瞧作直径为d 得刚体,并设想分子就是一个一个地放入容器得,问:（1） 第一个分子放入容器后,其中心能够自由活动得空间体积就是多大？（2） 第二个分子放入容器后,其中心能够自由活动得空间体积就是多大？（3） 第N A 个分子放入容器后,其中心能够自由活动得空间体积就是多大？（4） 平均地讲,每个分子得中心能够自由活动得空间体积就是多大？由此证明,范德瓦耳斯方程中得改正量b 约等于一摩尔气体所有分子体积总与得四倍。
解:假定两分子相碰中心距为d,每一分子视直径为d 得小球,忽略器壁对分子得作用。
（1） 设容器四边长为L,则V=L 3,第一个分子放入容器后,其分子中心与器壁得距离应,所以它得中心自由活动空间得体积V 1=(L-d)3。
（2） 第二个分子放入后,它得中心自由活动空间应就是V 1减去第一个分子得排斥球体积,即:(3)第N A 个分子放入后, 其中心能够自由活动得空间体积:(4) 平均地讲,每个分子得中心能够自由活动得空间为:2134)]}1(321[34{1]}34)1([)342()34({131********--=-+⋯⋯+++-=--⋯⋯+⋅-+-+=AA A A A A N d V N d V N N d N V d V d V V N V πππππ因为,,所以容积为V得容器内有N个分子,即容器内有一摩尔气体,按修正量b得定义,A每个分子自由活动空间,与上面结果比较,易见:即修正量b就是一摩尔气体所有分子体积总与得四倍。