第三章 热力学第二定律(6)

2020-05-18 17:23

中,有压力120 kPa的过饱和蒸气。此状态为亚稳态。今过饱和蒸气失稳,部分凝结成液态水达到热力学稳定的平衡态。求过程的 解:凝结蒸气的物质量为

热力学各量计算如下

3.36 已知在101.325 kPa下,水的沸点为100 ?C,其比蒸发焓

。已知液态水和水蒸气在100 ~ 120 ?C范围内的平均比定压热容分别 为

。今有101.325

kPa下120 ?C的1 kg过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。设计可逆途径,并按可逆途径分别求过程的解:设计可逆途径如下

3.36. 已知在100 kPa下水的凝固点为0 ?C,在-5 ?C,过冷水的比凝固焓

,过冷水和冰的饱和蒸气压分别为

。今在100 kPa下,有-5 ?C 1 kg的过冷水变为同样温度、

压力下的冰,设计可逆途径,分别按可逆途径计算过程的 解:设计可逆途径如下

第二步、第四步为可逆相变,为凝

,第一步、第五步

聚相的恒温变压过程,,因此

该类题也可以用化学势来作,

对于凝聚相,通常压力下,可认为化学势不随压力改变,即

因此,

3.37. 已知在-5 ?C,水和冰的密度分别为和

。在-5 ?C,水和冰的相平衡压力为59.8 MPa。今有-5 ?C的1 kg

水在100 kPa下凝固成同样温度下的冰,求过程的随压力改变。

。假设,水和冰的密度不

解:相平衡点为,由于温度不变,因此

3.38. 若在某温度范围内,一液体及其蒸气的摩尔定压热容均可表示成

的形式,则液体的摩尔蒸发焓为

其中,为积分常数。

试应用克劳修斯-克拉佩龙方程的微分式,推导出该温度范围内液体的饱和蒸气压p的对数ln p与热力学温度T的函数关系式,积分常数为I。

解:设臵一下途径

设液态水的摩尔体积与气态水的摩尔体积可忽略不计,且气态水可看作理想

气体,则,

对于克劳修斯-克拉佩龙方程


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