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热学课后习题答案

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第一章 温度

1-1 定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时，其中气体的压强为50mmHg。

（1）用温度计测量300K的温度时，气体的压强是多少？

（2）当气体的压强为68mmHg时，待测温度是多少？

解：对于定容气体温度计可知：

(1)

(2)

1-3 用定容气体温度计测量某种物质的沸点。 原来测温泡在水的三相点时，其中气体的压强 ；当测温泡浸入待测物质中时，测得的压强值为 ,当从测温泡中抽出一些气体,使 减为200mmHg时,重新测得 ,当再抽出一些气体使 减为100mmHg时,测得 .试确定待测沸点的理想气体温度.

解：根据

从理想气体温标的定义： 依以上两次所测数据,作T-P图看趋势得出 时,T约为400.5K亦即沸点为400.5K.

题1-4图

1-6 水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度为4.0cm；温度计浸在沸水中时，水银柱的长度为24.0cm。

（1） 在室温 时，水银柱的长度为多少？

（2） 温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，试求溶液的温度。

解：设水银柱长 与温度 成线性关系：

当 时，

代入上式

当 ，

（1）

（2）

1-14 水银气压计中混进了一个空气泡，因此它的读数比实际的气压小，当精确的气压计的读数为 时，它的读数只有 。此时管内水银面到管顶的距离为 。问当此气压计的读数为 时，实际气压应是多少。设空气的温度保持不变。

题1-15图

解：设管子横截面为S，在气压计读数为 和 时，管内空气压强分别为 和 ，根据静力平衡条件可知

，由于T、M不变

根据方程

有 ，而

1-25 一抽气机转速 转/分，抽气机每分钟能够抽出气体 ，设容器的容积

，问经过多少时间后才能使容器的压强由 降到 。

解：设抽气机每转一转时能抽出的气体体积为 ，则

当抽气机转过一转后，容器内的压强由 降到 ，忽略抽气过程中压强的变化而近似认为抽出压强为 的气体 ，因而有 ，

当抽气机转过两转后，压强为

当抽气机转过n转后，压强

设当压强降到 时，所需时间为 分，转数

1-27 把 的氮气压入一容积为 的容器，容器中原来已充满同温同压的氧气。试求混合气体的压强和各种气体的分压强，假定容器中的温度保持不变。

解：根据道尔顿分压定律可知 又由状态方程 且温度、质量M不变。

第二章 气体分子运动论的基本概念

2-4 容积为2500cm3的烧瓶内有1.0×1015个氧分子,有4.0×1015个氮分子和3.3×10-7g的氩气。设混合气体的温度为150℃,求混合气体的压强。

解：根据混合气体的压强公式有

PV=（N氧+N氮+N氩）KT

其中的氩的分子个数：

N氩=15231001097.410023.640103.3NM氩氩（个）

∴ P=（1.0+4.0+4.97）10152231033.225004231038.1Pa

41075.1mmHg

2-5 一容器内有氧气，其压强P=1.0atm,温度为t=27℃，求

(1) 单位体积内的分子数：

(2) 氧气的密度；

(3) 氧分子的质量；

(4) 分子间的平均距离；

(5) 分子的平均平动能。

解：(1) ∵P=nKT

∴n=252351045.23001038.110013.10.1KTPm-3

(2) lgRTP/30.1300082.0321

(3)m氧=23253103.51045.2103.1ng

(4) 设分子间的平均距离为d，并将分子看成是半径为d/2的球，每个分子的体积为v0。 V0=336)2(34dd

∴71931028.41044.266ndcm

(5)分子的平均平动能为：

14161021.6)27273(1038.12323KT（尔格）

2-12 气体的温度为T = 273K,压强为 P=1.00×10-2atm,密度为ρ=1.29×10-5g

(1) 求气体分子的方均根速率。

(2) 求气体的分子量，并确定它是什么气体。

解：（1）smPRTV/485332

（2）molgmolkgPRTnPNA/9.28/109.283

m=28.9

该气体为空气

2-19 把标准状态下224升的氮气不断压缩，它的体积将趋于多少升？设此时的氮分子是一个挨着一个紧密排列的，试计算氮分子的直径。此时由分子间引力所产生的内压强约为多大？已知对于氮气，范德瓦耳斯方程中的常数a=1.390atm﹒l2mol-2，b=0.039131mol-1。

解：在标准状态西224l的氮气是10mol的气体，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：

)(1014.32383cmNbdO

内压强P内=8.90703913.039.122Vaatm

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的紧密排列，因而气体体积不能趋于分子本身所有体积之和而只能趋于b。

第三章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律

3-1 设有一群粒子按速率分布如下：

粒子数Ni 2 4 6 8

2

速率Vi（m/s） 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

试求(1)平均速率V；（2）方均根速率2V（3）最可几速率Vp

解：（1）平均速率：

18.32864200.5200.4800.3600.2400.12V(m/s)

(2) 方均根速率

37.322iiiNVNV(m/s)

3-2 计算300K时，氧分子的最可几速率、平均速率和方均根速率。

解：smRTVP/395103230031.8223

smRTV/446103214.330031.8883

smRTV/483103230031.83332

3-13 N个假想的气体分子，其速率分布如图3-13所示（当v＞v0时，粒子数为零）。（1）由N和V0求a。

（2）求速率在1.5V0到2.0V0之间的分子数。

（1） 求分子的平均速率。

解：由图得分子的速率分布函数：

NVVa0 (00VV)

Na (002VVV)

f(v)= 0 (02VV) (1) ∵dvVNfdN)(

∴aVaVVVaadvdVVVadVVfNNVVV0020020002321)(00

032VNa

(2) 速率在1.5V0到2.0V0之间的分子数

33221)5.12()(000025.125.10000NVVNVVaadVdVVNfNVVVV

3-21 收音机的起飞前机舱中的压力计批示为1.0atm，温度为270C；起飞后压力计指示为0.80atm，温度仍为27 0C，试计算飞机距地面的高度。

解：根据等温气压公式： P=P0e -

有In = -

∴ H = - In •

其中In =In = -0.223，空气的平均分子量u=29.

∴H= 0.223× =2.0×103(m)

3-27 在室温300K下，一摩托车尔氢和一摩尔氮的内能各是多少？一克氢和一克氮的内能各是多少？

解：U氢= RT =6.23×103(J)

U氮= RT =6.23×103(J)

可见，一摩气体内能只与其自由度（这里t=3,r=2,s=0）和温度有关。

一克氧和一克氮的内能：

∴U氢= = = 3.12×103(J) U氮= = = 2.23×103(J)

3-30 某种气体的分子由四个原子组成，它们分别处在正四面体的四个顶点：

（1）求这种分子的平动、转动和振动自由度数。

（2）根据能均分定理求这种气体的定容摩尔热容量。

解：（1）因n个原子组成的分子最多有3n个自由度。其中3个平动自由度，3个转动自由度，3n-1个是振动自由度。这里n=4，故有12个自由度。其中3个平动、个转动自由度，6个振动自由度。

(2) 定容摩尔热容量： Cv= (t+r+2s)R = ×18×2= 18（Cal/mol•K）

第四章 气体内的输运过程

4－2.氮分子的有效直径为 ，求其在标准状态下的平均自由程和连续两次碰撞间的平均时间。

解： ＝ 代入数据得： － （m）

＝ 代入数据得：

＝ （s）

4－4.某种气体分子在 时的平均自由程为 。

（1）已知分子的有效直径为 ，求气体的压强。

（2）求分子在 的路程上与其它分子的碰撞次数。

解：（1）由 得：

代入数据得：

（2）分子走 路程碰撞次数

（次）

4－6.电子管的真空度约为 HG，设气体分子的有效直径为 ，求 时单位体积内的分子数，平均自由程和碰撞频率。

解：

（2）

（3）若电子管中是空气，则

4－14.今测得氮气在 时的沾次滞系数为 试计算氮分子的有效直径，已知氮的分子量为28。

解：由《热学》（4.18）式知：

代入数据得：

4－16.氧气在标准状态下的扩散系数：

、 求氧分子的平均自由程。

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化工热力学第三版课后习题答案全

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第一章比较简单略

第二章

2-1.使用下述方法计算1kmol甲烷贮存在体积为0.1246m3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K方程；（3）普遍化关系式。

解：甲烷的摩尔体积V=0.1246 m3/1kmol=124.6 cm3/mol

查附录二得甲烷的临界参数：Tc=190.6K Pc=4.600MPa Vc=99 cm3/mol ω=0.008

(1) 理想气体方程

P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa

(2) R-K方程

22.522.560.5268.314190.60.427480.427483.2224.610ccRTaPamKmolP

53168.314190.60.086640.086642.985104.610ccRTbmmolP

∴0.5RTaPVbTVVb

50.5558.314323.153.22212.462.98510323.1512.461012.462.98510

=19.04MPa

(3) 普遍化关系式

323.15190.61.695rcTTT 124.6991.259rcVVV＜2

∴利用普压法计算，01ZZZ

∵ crZRTPPPV

∴ crPVZPRT

654.61012.46100.21338.314323.15crrrPVZPPPRT

迭代：令Z0=1→Pr0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z0=0.8938 Z1=0.4623

01ZZZ=0.8938+0.008×0.4623=0.8975

(完整版)工程热力学课后题答案沈维道童钧耕版.doc

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P30 ........................................................................................................................................................................................ 1

P56 ........................................................................................................................................................................................ 4

P93 ........................................................................................................................................................................................ 9

P133 .................................................................................................................................................................................. 13

P193 .................................................................................................................................................................................. 18

《化工热力学》第3章均相封闭系统热力学及应用课后习题答案

《化工热力学》第3章均相封闭系统热力学及应用课后习题答案

真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。

1 / 4 习题讲解：

一、是非题

1、热力学基本关系式dH=TdS+VdP只适用于可逆过程。（错。不需要可逆条件，适用于只有体积功存在的封闭体系）

2、 当压力趋于零时，0,,PTMPTMig（M是摩尔性质）。（错。当M＝V时，不恒等于零，只有在T＝TB时，才等于零）

3、 纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，fRTddGln。（错。应该是igGG0

0lnPfRT等）

4、 当0P时，Pf。（错。当0P时，1Pf）

5、 因为PdPPRTVRT01ln，当0P时，1，所以，0PRTV。（错。从积分式看，当0P时，PRTV为任何值，都有1；实际上，0lim0BTTPPRTV

6、 吉氏函数与逸度系数的关系是ln 1,,RTPTGPTGig。（错,(),(TGPTGigfRTPln)1）

7、 由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。（错。因为：0102011102221122,,,,,,,,PTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMigigigig）

二、选择题

1、对于一均相体系，VPTSTTST等于（D。PVVPVPTVTPTCCTSTTST）

A. 零

B. CP/CV

C. R

D. PVTVTPT 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。

2 / 4

2、 一气体符合P=RT/(V-b)的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2，则体系的S为（C。bVbVRdVbVRdVTPdVVSSVVVVVVVT12ln212121）

【理想】大学物理化学1热力学第一定律课后习题及答案

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热力学第一定律课后习题

一、是非题

下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“”，错误的画“”。

1. 在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。 ( )

2. dU = nCV,mdT这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。( )

3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。 ( )

4. 时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于时H2O(g)的标准摩尔生成焓。( )

5. 稳定态单质的fH(800 K) = 0。 ( )

2、选择题

选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：

1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（ ）。

（A）Q > 0； （B）U < 0； （C）W < 0； （D）H = 0。

2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。

( A ) Q； ( B ) Q＋W； (C ) W( Q = 0 )； ( D ) Q( W = 0 )。 3. pV = 常数( = Cp,m/CV,m)适用的条件是：( )

(A)绝热过程； ( B)理想气体绝热过程；

( C )理想气体绝热可逆过程； (D)绝热可逆过程。

4. 在隔离系统内：( )。

( A ) 热力学能守恒，焓守恒； ( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；

(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒； ( D) 热力学能、焓均不一定守恒。