化工原理课后习题答案详解

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1、第二章热力学第一定律2.5始态为25°C，200kPa的5mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到-28.47°C，100kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。      解：先确定系统的始、末态                                          对于途径b，其功为                   根据热力学第一定律             2.6  4mol的某理

2、想气体，温度升高20°C，求的值。      解：根据焓的定义                    2.102mol某理想气体，。由始态100kPa，50dm3，先恒容加热使压力体积增大到150dm3，再恒压冷却使体积缩小至25dm3。求整个过程的   。       解：过程图示如下                    由于，则，对有理想气体和只是温度的函数                         该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的                    

3、              根据热力学第一定律                     2.13已知20°C液态乙醇(C2H5OH，l)的体膨胀系数，等温压缩率，密度，摩尔定压热容。求20°C，液态乙醇的。       解：由热力学第二定律可以证明，定压摩尔热容和定容摩尔热容有以下关系     2.14容积为27m3的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与100kPa的大气相通，以维持容器内空气的压力恒定。今利用加热器件使器内的空气由0°C加热至20°C，问需供给容器内的空气多少热量。已知空气

4、的。       假设空气为理想气体，加热过程中容器内空气的温度均匀。       解：在该问题中，容器内的空气的压力恒定，但物质量随温度而改变                                 注：在上述问题中不能应用，虽然容器的体积恒定。这是因为，从           小孔中排出去的空气要对环境作功。所作功计算如下：                    在温度T时，升高系统温度dT，排出容器的空气的物质量为                                   

5、     所作功                                        这正等于用和所计算热量之差。2.15容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0°C，4mol的Ar(g)及150°C，2mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为及，且假设均不随温度而变。       解：图示如下                          假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积

6、随温度的变化可忽略不计       则该过程可看作恒容过程，因此                         假设气体可看作理想气体，，则             2.16水煤气发生炉出口的水煤气的温度是1100°C，其中CO(g)和H2(g)的摩尔分数均为0.5。若每小时有300kg的水煤气由1100°C冷却到100°C，并用所收回的热来加热水，是水温由25°C升高到75°C。求每小时生产热水的质量。CO(g)和H2(g)的摩尔定压热容与温度的函数关系查本书附录，水的比定压热容。      

7、 解：300kg的水煤气中CO(g)和H2(g)的物质量分别为                                 300kg的水煤气由1100°C冷却到100°C所放热量             设生产热水的质量为m，则      2.18单原子理想气体A于双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数，始态温度，压力。今该混合气体绝热反抗恒外压膨胀到平衡态。求末态温度及过程的。       解：过程图示如下                           分析：因为是绝热过程，过

8、程热力学能的变化等于系统与环境间以功的形势所交换的能量。因此，                        单原子分子，双原子分子                           由于对理想气体U和H均只是温度的函数，所以                              2.19在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol，0°C的单原子理想气体A及5mol，100°C的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。活塞外的压力维持在100kPa不