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1、1第三章第三章 纯流体的热力学性质计算纯流体的热力学性质计算思考题思考题3-1 答：气体热容，热力学能和焓与温度压力有关，由热力学能和温度两个状态参数能够确定气体的状态。3-2 答：理想气体的内能的基准点是以温度为基准规定的。3-3 答：理想气体热容差不适用于理想气体混合物，因为混合物的组成对此有关。Rpvcc3-4 答：否。热力学基本关系式不受过程是否可逆的限制dddHT SV p3-5 答：不正确。剩余函数是针对于状态点而言的；性质变化是指一个过程的变化，对应有两个状态。3-6 答：不是。只有理想气体在定温过程中的热力学内能和焓的变化为零。3-7 答：因为做表或图时选择的基准可能不一样，所
2、以用不同来源的某纯物质的蒸气表或图查得的焓值或熵值有时相差很多。不能够交叉使用这些图表求解蒸气的热力过程。3-8 答：可以。因为出口状态是湿蒸汽，确定了出口的压力或温度，其状态点也就确定了。3-9 答：压力增高，又是绝热过程，所以是一个压缩过程（熵增加，若为可逆过程则是等熵过程） ，故系统的终态仍是过冷液体。此过程不可逆。3-10 答：A 容器被破坏得更严重。因为在压力、体积相同的情况下，饱和液态水的总热力学能远远大于饱和蒸气。二、计算题：计算题：3-1 试推导方程式中 T,V 为独立变量。TVUpTpVT证明：QdddUT Sp VTTUSTpVVP1P2TS2由 maxwell 关系知：
3、VTpS TVTVUpTpVT3-2 证明状态方程表达的流体：(b)Rp VT（1）Cp与压力无关；（2）在等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。证明：（1） Q(b)Rp VTRbTVppRV Tp又Q p pdddVHCTVTpT=pTHVVTpTRbT pRbTpQppTTH CTpp Tppb0H p TT Cp与压力无关（2）Qd0H p pdddVHCTVTpTRRdbd0pTCTTppp亦即 pHbT pC 0 0pCbQ故：，在等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。H0T p3-3 某类气体的状态方程式为，试推导这类气体计算的 HR和 SR的表达式。(b)Rp VT解：
4、 Rp0dpVHVTpT由可得： p VbRT3RTVbpRpV Tp00pPRRTTRHbdpbdpbppp同理 0pRpRVSdppT00pRRRSdppp3-4 p/0.1013 , MPa104060100140160180200V/ cm3mol-13879968644.7388.0279.2245.2219.2198.61pVVT1.0161.0161.0881.1351.1711.1821.1911.176解： 设计过程如下：真实气体473.15K20.265MPa理想气体273.15K0.1013MPa理想气体473.15K20.265MPaH 理想气体的焓变2p1T idid
5、TddHCT473.15473.15 idid p 273.15273.1522-11.18890.00381 J gdd11.1889473.15273.150.00381473.15273.152237.78284.34522.12 CTHTT473.15K，20.265MPa 下的剩余焓R-110d10398J mol325 J gppVHVTpT 1522.12325197.12 J gidRHHH 4-600-500-400-300-200-10000510152025p5 解：设计过程如下：真实气体1272.53MPa真实气体27712.67MPa理想气体1272.53MPa理想气
6、体12712.67MPa理想气体27712.67MPaH，S，U，V （1）127，2.53MPa 下真实气体转变成理想气体查表知，Tc=425K, Pc=4.327MPa，=0.195400.150.94425rT 2.530.5854.327rp 查图知用普遍化维利系数法计算。 0 1.60.422B =0.083=0.383rT1 4.20.172B =0.139=0.084rT010.3830.1950.08403994ccBpBBRT 01r 1110.58510.3830.195 0.0840.75140.94rppVBpZBBRTRTT 43-1 160.7514 8.314 4
7、00.159.8813 10 mmol2.53 10ZRTVppVVTT502.60.6750.793rrdB dTT15.20.7220.996rrdB dTT0011 1 r-1 110.8260.8260.826 8.314400.152748.22 kJ kmolRrrrrRHdBBdBBpRTdTTdTTHRT 01 1 r-1-1 10.57420.5742 8.3144.774 kJ kmolkRrrRSdBdBpRdTdTS （2）理想气体恒温加压T0H-1-112.67ln13.39 kJ kmolK2.53TSR （3）理想气体恒压升温21id322633-11d22.73
8、8550.15400.15222.796 10550.15400.152 173.879 10550.15400.153 16788 kJ kmolTppTHCTid3003273.15622-1-1550.15d22.738 ln222.796 10550.15400.15400.15 173.879 10550.15400.1535.393 kJ kmolK2p pCSTT（4）理想气体转变为真是气体550.151.3425rT 12.672.9124.327rp 用普遍化压缩因子法计算，查图可知 00.64Z 10.2Z 0Rc()2.1H RT Rc()0.5H RT 0()1.2RS
9、 R ()0.45RS R 01 20.640.195 0.20.672ZZZ43-122 26 20.672 8.314 550.152.882 10 mmol12.67 10Z RTVp02()()()2.198RRRcccHHH RTRTRT 621.20.195 ( 0.45)1.288RS R -1 22.198 8.3144257766.5 kJ kmolRH -1-1 21.288 8.31410.708 kJ kmolKRS 故 431 212.8829.8813106.999 mmolVVV -1 12H = ()11769.7 kJ kmolRididR TpHHHH -1
10、-1 12S= ()14.0378 kJ kmolK RididR TpSSSS 6464-1()11769.7(12.67 102.882 102.53 109.8813 10 )10618.3 kJ kmolUHpV 6 解：（1）设计过程如下：273.15K 0.43MPa 饱和液氨273.15K 0.43MPa 气氨273.15K 0.43MPa 理想气氨1.013MPa 理想气氨1.013MPa 气氨300K300K 273K，0.43MPa 下液氨汽化-1 V21432 kJ kmolH-1-178.462 kJ kmolKVS 273K，0.43MPa 下真实气体转变成理想气体
11、查表知，Tc=405.6K, Pc=11.28MPa，=0.250 273.150.673405.6rT 0.430.038111.28rp 查图知用普遍化维利系数法计算。 0 1.60.422B =0.083=0.712rT1 4.20.172B =0.139=0.769rT02.60.6751.89dB dTrTr15.20.7725.66dB dTrTr0011 1 r0.119Rr crrrrHdBBdBBp TRTdTTdTT 01 1 r0.126RrrSdBdBpRdTdT 故 -1 10.1190.119 8.314 405.6401.287 kJ kmolR CHRT 7-1
12、-1 10.1260.126 8.3141.048 kJ kmolkRSR 273K，0.43MPa 下理想气体变化为 300K，1.013MPa 的理想气体查表已知 id528327.310.023831.707 101.185 10pCTTT21idid22 p533844-11d27.31300273.150.02383300273.152 111.707 10300273.151.185 10300273.1534961.585 kJ kmolTpTHCTid300pid p273.15522833-1-11.013300dln27.31 ln0.02383300273.150.432
13、73.15 111.707 10300273.151.185 10300273.1523 1.0138.314 ln0.433.766 kJ kmolKCSTRT 300K，1.013MPa 的理想气体变化为 300K，1.013MPa 的真实气体3000.740405.6Tr 1.013Pr0.089811.28查图知用普遍化维利系数法计算。0 1.60.4220.0830.6BTr 4.20.1720.1390.47BTr 02.62.6 rrd0.6750.6751.477d0.74B TT5.25.2 rd0.7220.7223.456d r0.74B TT20011r()()0.60.470.898 0.741.4770.2513.4560.740.740.219Rr crrrrHdBBdBBp TRTdTTdTT
