第三章 热力学第二定律(6)

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

及

。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

及

。

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

及

。

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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