3-5
⑴∵PV=nRT,∴当P=2*105 Pa,T=35+273=308(k),R=8.3145
n=5∗10328.9=173(mol),∴V=173∗8.3145∗308
2∗105=2.215m3,∴B的容积为2.215m3
(2)又∵P
A=5∗105 Pa, T
A=25+273=298(k),又∵PV=nRT,∴n
A=5∗105∗18.3145∗298=201.8(mol)
∵PV=nRT,∵V=1+2.215=3.215（m3），n=201.8+173=374.8(mol),T=20+273=293(k)
P= 374.8*8.314*293/3.215=0.284MPa
⑶m=m
A+m
B=201.8*28.9*10−3+5=10.832(kg)
3-6
设用掉4kg氮气后，剩余氮气的物质的量为n
1mol
又∵PV=nRT，∴当n
1=3∗105∗68.3145∗300=721.63（mol）,∴m
1=721.63*28*10−3=20.21(kg)
∴m
总=20.21+4=24.21(kg),又∵n
总=721.63+400028=864.49（mol）
∴P
初=864.49∗8.3145∗3206=3.83*105 (Pa)
3-8
⑴ 由平均比热容表可得
T
1=480k，∴t
1=480-273=207（℃）
∴C
p1=1.012+(1.019-1.012)*0.07=1.0125(kJ/kg), t
2=1000-273=727（℃）
∴C
p2=1.061+(1.071-1.061)*0.27=1.0637(kJ/kg)
∴h
1=C
p1*T
1=1.0125*480=486(kJ/kg)，h
2=C
p2*T
2=1.0637*1000=1063.7(kJ/kg)
△h=h
2-h
1=577.7
又∵μ1=h
1-R
g*T
1=486-8.314528.9*480=347.9(kJ/kg)
μ2=h
第三章
均相封闭系统热力学原理及应用
1.纯物质热力学性质间的关系
①热力学基本关系式
参见第二章1例2、例3、例4、例5、例6、例7。
1.试将偏导数用仅包括P，V，T，Cp，Cv以及其偏导数的形式表示出。
2．试将偏导数用仅包括P，V，T，Cp，Cv以及其偏导数的形式表示出。
3．试将偏导数用仅包括P，V，T，Cp，Cv以及其偏导数的形式表示出。
4．试将偏导数用仅包括P，V，T，Cp，Cv以及其偏导数的形式表示出。
5．试将偏导数用仅包括P，V，T，Cp，Cv以及其偏导数的形式表示出。
6．试将偏导数用仅包括P，V，T，Cp，Cv以及其偏导数的形式表示出。
7.已知二元混合物的摩尔Gibbs函数为
，由纯物质的性质来表达
8.
②Maxwell关系式 参见第二章1例2、例3、例4、例5、例6、例7。
参见第三章1例1、例2、例3、例4、例5、例6。
1．试将偏导数用仅包括P，V，T，Cp，Cv以及其偏导数的形式表示出。
2.焓变和熵变的计算
①计算公式
1.初态压力为p1，温度为298K，体积V1为5L，1mol的理想气体，其等压热容为5R/2，经历如下可逆变化：
⑴等温压缩到初始体积的一半，即V2=V1/2，其压力为P2，如右图的过程a；
⑵再在等压下冷却
到初态压力P1，温度T2，
如图的过程b；
试计算 ①P1,P2 和T3
以及a，b过程的Q，W，△U，△S，△H，△G，
②估计过程c的△U，Q，W的大小。
②剩余性质
1.试计算1mol丙烯在410K和5471.55KPa下的V，U，S，F，G。取丙烯蒸气在101.33KPa 和0℃时的焓和熵为零。
3.逸度和逸度系数
参见第二章32例2
4.热力学性质图表
①饱和热力学性质计算 参见第六章41例1
参见第六章11例4例5例6
参见第六章12例6
1. 由水蒸气性质表查得100℃和0.101325MPa时水的有关性质如下，试计算该条件下汽，液相的摩尔Gibbs函数值，本题说明了什么问题？
78 第三章 热力学
教学要求
一、理解平衡态和准静态过程。掌握内能、功和热量的概念。
二、掌握热力学第一定律。能计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中功、热量和内能的改变量。
三、理解热机循环过程的效率，能计算卡诺循环的效率。了解致冷机的一般原理。
四、了解可逆过程和不可逆过程。理解热力学第二定律和熵的概念。了解熵增加原理。
五．了解耗散结构理论的初步概念。
基本内容
本章的重点是计算理想气体各类等值过程、绝热过程中的功、热量和内能的改变
和循环过程的效率。难点是熵的概念和熵增加原理。
一、理想气体物态方程
二、热力学第一定律
系统从外界吸收热量，；系统内能增加，；系统对外做正功，。
三、理想气体系统无摩擦的准静态过程（──可逆过程）热力学第一定律表达式
气体所作的功 在量值上等于 图上过程曲线下的面积。
四、等值过程（理想气体的可逆过程）
过程 特征 过程方程 79 等体 恒量
等压 恒量
等温 恒量
绝热 恒量(4)
注：（1）气体摩尔热容量 一摩尔气体在过程中吸收的热量 与升高温度 之比称作气体摩尔热容量。
气体摩尔热容量与气体所经历的过程有关。
摩尔定体热容
摩尔定压热容
迈耶公式
（2）等压过程的功
（3）等温过程 常数
（4）比热比
五、循环过程
热机循环（正循环） 系统从高温热源吸取热量对外做功，并向低温热源放出热量。
致冷循环（逆循环）利用外界对系统做功，使热量从低温热源传向高温热源。 80
──从高温热源吸取的热量； ──从低温热源吸取的热量； ──对外作功。
1．正循环（热机）的效率
2．逆循环（制冷机）的制冷系数
3．卡诺循环
只与两个恒温热源进行热量交换的准静态循环过程，
六、热力学第二定律
1．可逆过程与不可逆过程：如果逆过程能重复正过程的每一状态，而且不引起其它变化，这样的过程称为可逆过程。反之，如果逆过程不能重复正过程的每一状态，或者虽然能够重复但是必然会引起其他变化，这类过程称作不可逆过程。一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆过程。过程的不可逆性又是相互沟通的，如功热转换、热传导、气体自由膨胀等都是不可逆过程。
3-4 空气压缩机每分钟从大气中吸入温度tb= 17℃，压力等于当地大气压力pb = 750 mmHg
的空气0.2m3，充入体积为V =1m3的储气罐中。储气罐中原有空气的温度t 1=17℃，表压力
p e1 = 0.05 MPa ，参见图3-4。问经过多长时间储气罐内气体压力才能提高到p2 = 0.7 MPa，
温度t2 =50℃ ？
3-5 锅炉燃烧需要的空气量折合标准状态为5000m3/h ，鼓风机实际送入的是温度为250℃、
表压力为150mmHg 的热空气。已知当地大气压力为pb =765 mmHg 。设煤燃烧后产生的烟
气量与空气量近似相同，烟气通过烟囱排入上空，已知烟囱出口处烟气压力为p2 =0.1MPa，
温度T 2= 480 K ，要求烟气流速为cf =3m/s（图3-7）。求：
（1）热空气实际状态的体积流量q V ,in ；
（2）烟囱出口内直径的设计尺寸。
3-9空气从初态温度T1=480K、压力p1=0.2MPa，经某一状态变化过程被加热到终了状态温度
T2=1000K、压力p2=0.5MPa。（1）分别按平均比热容表、空气热力性质表求1kg空气的u1、
u2、h1、h2、Δu、Δh；（2）若上述过程为定压过程，即p1= p2=0.2MPa，问此时的u1、u2、h1
、h2、Δu、Δh怎么改变；（3）对上述计算结果进行讨论，用平均比热容表和空气热力性质两
种方法计算得到的结果是否相同，为什么？
⑴ 由平均比热容表可得 T1=480k，∴t1=480-273=207（℃）
∴Cp1=1.012+(1.019-1.012)*0.07=1.0125(kJ/kg), t2=1000-273=727（℃）
∴Cp2=1.061+(1.071-1.061)*0.27=1.0637(kJ/kg)
∴h1=Cp1*T1=1.0125*480=486(kJ/kg)，h2=Cp2*T2=1.0637*1000=1063.7(kJ/kg) △h=h2-h1=577.7
