习题第1章 绪言一、是否题1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。

(错。

G S H U ∆∆=∆=∆,,0,0但和0不一定等于A ∆，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。

当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0，0=U ∆，0=T ∆，0=H ∆，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=∆，2ln RT S T H G -=-=∆∆∆，2ln RT S T U A -=-=∆∆∆）2. 封闭体系的体积为一常数。

（错）3. 封闭体系中有两个相βα,。

在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。

（对）4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对）5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

）6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质，但是状态方程 P=P (T ，V )的自变量中只有一个强度性质，所以，这与相律有矛盾。

（错。

V 也是强度性质） 7. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

）8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是γγ)1(1212-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=P P T T（其中igV ig P C C =γ），而一位学生认为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。

(错。

) 9. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。

（错。

有时可能不一致）10. 自变量与独立变量是不可能相同的。

（错。

有时可以一致） 三、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。

2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。

3. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的以V 表示)以P 表示)。

4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，∆U =()1121T P P R C igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，∆H =1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，∆U = 0 ，∆H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，∆U =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11211ig PC RigPP P R V P R C ，∆H =1121T P P C ig PC R ig P⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。

5. 在常压下1000cm 3液体水膨胀1cm 3，所作之功为 0.101325J ；若使水的表面增大1cm 2，我们所要作的功是6102.7-⨯J (水的表张力是72e rg cm -2)。

6. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。

7. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。

8. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1=1.980cal mol -1 K -1。

四、计算题1. 一个绝热刚性容器，总体积为V t ，温度为T ，被一个体积可以忽略的隔板分为A 、B 两室。

两室装有不同的理想气体。

突然将隔板移走，使容器内的气体自发达到平衡。

计算该过程的Q 、W 、U ∆和最终的T 和P 。

设初压力是（a ）两室均为P 0；（b ）左室为P 0，右室是真空。

解：（a ）不变P T U W Q ,;0,0,0===∆(b) 05.0,,;0,0,0P P T U W Q ====即下降一半不变∆2. 常压下非常纯的水可以过冷至0℃以下。

一些-5℃的水由于受到干扰而开始结晶，由于结晶过程进行得很快，可以认为体系是绝热的，试求凝固分率和过程的熵变化。

已知冰的熔化热为333.4J g -1和水在0～-5℃之间的热容为4.22J g -1 K -1。

解：以1克水为基准，即由于是等压条件下的绝热过程，即021=+==H H H Q P ∆∆∆，或()()()0631.004.3345022.410105=→=-++⨯⨯→=-+⎰-x x Hx dT C fusP ∆JT H x dT T C S S S fus P 415.27315.268211013.715.2734.3340631.015.26815.273ln 22.41-⨯=-⨯=∆-=∆+∆=∆⎰3. 某一服从P （V-b ）=RT 状态方程（b 是正常数）的气体，在从1000b 等温可逆膨胀至2000b ，所做的功应是理想气体经过相同过程所做功的多少倍？解：000722.12ln 9991999ln ln ln1212=⎪⎭⎫⎝⎛=----=V V RT b V bV RT W W igrevEOS rev4. 对于igP C 为常数的理想气体经过一绝热可逆过程，状态变化符合下列方程γγ)1(1212-⎥⎦⎤⎢⎣⎡=P P T T ，其中ig Vig P C C =γ，试问，对于2cT bT a C igP++=的理想气体，上述关系式又是如何? 以上a 、b 、c 为常数。

解：理想气体的绝热可逆过程，PdV W dU rev -=-=δ()()()()0ln 2ln,,0ln 0ln 122122121212211212221=--+-+==+⎪⎭⎫⎝⎛++-=+-++→-=-⎰P P R T T cT T b T T a T T P P V V V V R dT cT b T R a V Rd dT TRcTbT a dVVRTdT R C T T ig P故又5. 一个0.057m 3气瓶中贮有的1MPa 和294K 的高压气体通过一半开的阀门放入一个压力恒定为0.115MPa 的气柜中，当气瓶中的压力降至0.5MPa 时，计算下列两种条件下从气瓶中流入气柜中的气体量。

(假设气体为理想气体) (a)气体流得足够慢以至于可视为恒温过程；(b)气体流动很快以至于可忽视热量损失（假设过程可逆，绝热指数4.1=γ）。

解：（a ）等温过程66.11294314.8570005.0294314.8570001112111=⨯⨯-⨯⨯=-=RT V P RT V P n ∆mol(b)绝热可逆过程，终态的温度要发生变化18.24115.02944.114.111212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=--rPP T T γK11.918.241314.8570005.0294314.8570001212111=⨯⨯-⨯⨯=-=RT V P RT V P n ∆mol 五、图示题1. 下图的曲线T a 和T b 是表示封闭体系的1mol 理想气体的两条等温线，56和23是两等压线，而64和31是两等容线，证明对于两个循环1231和4564中的W 是相同的，而且Q 也是相同的。

解：1-2-3-1循环，0=U ∆ ()()()()()a b a b ig Vig P a b ig V a b ig P T T R T T C C T T C T T C Q Q Q Q -=--=---+=++=0312312123123123Q W -=4-5-6-4循环，0=U ∆ ()()()()()a b a b ig Vig P a b ig V a b ig P T T R T T C C T T C T T C Q Q Q Q -=--=---+=++=0645645456456456Q W -=所以123456Q Q =和123456W W =第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程一、是否题1. 纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。

（错。

如可以直接变成固体。

）2. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。

（错。

可以通过超临界流体区。

）3. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。

（错。

若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。

）4. 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1。

（错。

如温度大于Boyle 温度时，Z ＞1。

）5. 理想气体的P V C H C U ,,,虽然与P 无关，但与V 有关。

（对。

因TT T T P M V RT V P P M V M ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂2。

） 6. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。

（对。

则纯物质的P －V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。

） 7. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。

（错。

纯物质的三相平衡时，体系自由度是零，体系的状态已经确定。

）8. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热力学能相等。

（错。

它们相差一个汽化热力学能，当在临界状态时，两者相等，但此时已是汽液不分） 9. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。

（对。

这是纯物质的汽液平衡准则。

）10. 若一个状态方程能给出纯流体正确的临界压缩因子，那么它就是一个优秀的状态方程。

（错。

）11. 纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。

（错。

只有吉氏函数的变化是零。

） 12. 气体混合物的virial 系数，如B ，C …，是温度和组成的函数。

（对。

） 13. 三参数的对应态原理较两参数优秀，因为前者适合于任何流体。

（错。

三对数对应态原理不能适用于任何流体，一般能用于正常流体normal fluid ）14. 在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。

(错。

简单流体系指一类非极性的球形流，如Ar 等，与所处的状态无关。