化工热力学
《化工热力学》综合复习资料
一、乙腈(1)和乙醛(2)在87.0kPa ，80℃时混合形成等分子蒸汽混合物，已知B 11= - 2.619m 3/kmol ， B 22=- 0.633m 3/kmol ，δ12= - 4.060m 3/kmol ，请计算混合物中组分1和2的逸度1?f 和2
?f 。 二、在某T , p 下，测得某二元体系的活度系数值可用下列方程表示：122ln (20.5) x x γ=+，211ln (20.5) x x γ=+，i γ为基于Lewis －Randall 规则标准状态下的活度系数。试问，这两个方程式是否符合热力学一致性？
三、在一定温度和压力下，某二元液体混合物的活度系数如用下式表达：
)(ln 221bx a x +=γ )(ln 112bx a x +=γ
式中a 和b 仅为温度和压力的函数，γi 为基于Lewis-Randall 规则标准态下的活度系数。请问，这两个表达式是否满足Gibbs-Duhem 方程？
四、苯(1)-环己烷(2)恒沸混合物的组成x 1=0.525，其在常压下(101.325 kPa)的沸点为77.4℃，如果气相可视为理想气体，液相服从Van Laar 方程。并已知纯组分在77.4℃下的饱和蒸气压分别为：
s p 1=93.2 kPa ， s p 2=91.6 kPa 。试求(1) Van Laar 方程的方程参数。(2) 在77.4℃下与x 1=0.7成平衡的气相
组成y 1。
五、甲醇(1)和甲乙酮(2)在337.3K 和1.013×105Pa 下形成恒沸物，其恒沸组成x 1为0.842，并已知在337.3K 时甲醇和甲乙酮的饱和蒸气压分别为Pa p s 4110826.9?=，Pa p s 4
210078.6?=。如气相可视为理想气体，液相服从Van Laar 方程。试计算(1) Van Laar 方程的方程参数。(2)由纯组分混合形成1 mol 该溶液的ΔG 值。
六、在98.66kPa ，327.6K 时丙酮(1)-甲醇(2)形成796.01=x 的恒沸物。并已知327.6K 时纯组分的饱和蒸汽压为：39.951=s p kPa ，06.652=s p kPa 。试用Van Laar 方程求该溶液在x 1=0.5时的活度系数γ1和γ2。
七、已知某二元恒沸混合物的组成x 1=0.75，其在常压下(101.325 kPa)的沸点为95℃，如果气相可
视为理想气体，液相服从Van Laar 方程。并已知纯组分在95℃下的饱和蒸汽压分别为：s p 1=88 kPa ，
s p 2=60 kPa 。试求(1) Van Laar 方程的方程参数。(2)由纯组分混合形成1 mol 该溶液的ΔG 值。
《化工热力学》综合复习资料参考答案
一、解：
由附录二查得，乙腈(1)和乙醛(2)的T c ， p c ，按Kay 氏混合规则计算混合物的临界参数，即可得出T rp ， p rp 的值, 查图2-9可知数据点位于曲线之上，故可采用普遍化第二维里系数法计算。(也可以不判断使用范围)
)(?ln 1222111δφy B RT
p +==-0.1077 )(?ln 1221222δφy B RT
p +==-0.0488 ∴ 8979.0?1=φ 9523.0?2
=φ 混合物中组分逸度为：
kPa p y f 06.39??111==φ
kPa p y f 43.41??222==φ
二、解：
利用Gibbs-Duhem 方程进行检验，若表达式符合热力学一致性，则应满足∑x i dln γi =0
对二元系，有
0ln ln 2211=+γγd x d x 0ln ln 1
22111
=+dx d x dx d x γγ 由题知 22
1112ln ln x dx d dx d --=-=γγ 11
22ln x dx d +=γ )2()2(ln ln 12211
22111x x x x dx d x dx d x ++--=+γγ)(212x x -= 上式只有在x 1=x 2时才等于0，所以这两个方程不符合热力学一致性。
三、解：
由恒温恒压下的Gibbs-Duhem 方程 ∑=0ln i i d x γ
对二元系，有 0ln ln 1
22111=+dx d x dx d x γγ
由题知 2221ln bx ax +=γ 2
112ln bx ax +=γ )2(ln ln 22
111bx a dx d dx d +-=-=γγ 11
22ln bx a dx d +=γ )2()2(ln ln 12211
22111bx a x bx a x dx d x dx d x +++-=+γγ 0)21()(112≠-=-=x a x x a
∴ 题给的两个表达式不满足Gibbs-Duhem 方程。
四、解：
(1) 由于气相可以视为理想气体，而液相为非理想溶液
∴ 气液相平衡关系为：s i
i i i y p x p γ= 对恒沸点有 i i y x = ∴/s i i p p γ=
11101.325 1.08793.2
s p p γ=== 22101.325 1.10691.6s p p γ=
== 由式(4-97a)和(4-97b)计算Van Laar 方程的方程常数
365.0ln ln 1ln 211221=???? ?
?+=γγγx x A 370.0ln ln 1ln 222112=???? ?
?+=γγγx x B
(2) x 1=0.7时，两组分的活度系数为
122120.365ln 0.03350.3650.7110.3700.3A
Ax Bx γ===?????++ ? ??????
222210.370ln 0.17980.3700.3110.3650.7B
Bx Ax γ===?????++ ? ??????
∴ 1 1.0341γ= 2 1.1970γ=
∵
1111s y p x p γ= 2222s y p x p γ= ∴ 11122s
s p x p x p γγ=+=100.36 kPa ∴气相组成为：11110.7 1.034193.20.672100.36
s x p y p γ??=== 五、解：
(1) 由于气相可视为理想气体，而液相为非理想溶液
∴
s i i i i p x p y γ= 对恒沸点 s i i p p /=γ 031.126
.983.10111===s p p γ 667.178.603.10122===
s p p γ 计算Van Laar 方程的参数
524.0ln ln 1ln 2
11221=???? ??+=γγγx x A 888.0ln ln 1ln 2
22112=???? ?
?+=γγγx x B
(2) 由纯组分混合形成1 mol 该溶液的ΔG 值： []111222()ln()ln()ln()i i i i i i G x G G RT x x RT x x x x γγγ?=-==+∑∑ = -925.1 J/mol
六、解：
由于气相可以视为理想气体，而液相为非理想溶液
∴ 气液相平衡关系为：
s i i i i y p x p γ= 对恒沸点有
i i y x = ∴/s i i p p γ= 0343.139
.9566.9811===s p p γ 5164.106.6566.9822===
s p p γ 由式(4-97a)和(4-97b)计算Van Laar 方程的方程常数
5851.0ln ln 1ln 2
11221=???? ?
?+=γγγx x A 7209.0ln ln 1ln 222112=???? ?
?+=γγγx x B 计算x 1=0.5时的活度系数 1783.01ln 2211=???? ?
?+=Bx Ax A
γ 1447.01ln 2122=???? ??+=Ax Bx B
γ
∴ 195.11=γ 156.12=γ
七、解：
(1) 由于气相可以视为理想气体，而液相为非理想溶液
∴ 气液相平衡关系为：
s i i i i y p x p γ= 对恒沸点有 i i y x = ∴/s i i p p γ=
151.188
325.10111===s p p γ 689.160325.10122===
s p p γ 计算Van Laar 方程的方程常数：
x 1=0.75，x 2=0.25
7071.0ln ln 1ln 2
1122112=???? ??+='γγγx x A 7075.1ln ln 1ln 22211221=???? ?
?+='γγγx x A (2) 由纯组分混合形成1 mol 该溶液的ΔG 值： []111222()ln()ln()ln()i i i i i i G x G G RT x x RT x x x x γγγ?=-==+∑∑ = －996.9 J/mol
化工热力学
《化工热力学》课程综合复习资料 1、在某T , p 下，测得某二元体系的活度系数值可用下列方程表示：122ln (20.5) x x γ=+，211ln (20.5) x x γ=+，i γ为基于Lewis －Randall 规则标准状态下的活度系数。试问，这两个方程式是否符合热力学一致性？ 2、已知氯仿(1)和甲醇(2)组成的二元溶液，在50℃时，各组分的无限稀释活度系数分别为3.21=∞γ，0.72=∞γ，饱和蒸汽压分别为：S p 1= 67.58kPa ，S p 2= 17.63kPa 。请问：(1) 假定该体系服从van Laar 方程，请计算50℃时与x 1=0.3成平衡关系的汽相组成y 1。(2) 在50℃时由纯组分混合形成1mol 上述溶液的ΔG 值。 3、在常压(101.325kPa)下，二元体系氯仿(1)-甲醇(2)恒沸混合物的组成x 1=0.65，其沸点为 53.5℃，如果气相可视为理想气体，液相服从van Laar 方程。并已知纯组分在 53.5℃下的饱和蒸汽压分别为： S p 1= 78.26kPa ，S p 2= 64.53kPa 。 求：(1) van Laar 方程的常数；(2) 53.5℃时与x 1=0.25成平衡关系的汽相组成y 1。 4、某换热器内，冷、热两种流体进行换热，热流体的流率为100kmol.h -1，C p =29 kJ.kmol -1.K -1，温度从500K 降为350K ，冷流体的流率也是100kmol.h -1，C p =29 kJ.kmol -1.K -1，进入换热器的温度为300K ，换热器表面的热损失为87000 kJ.h -1，求该换热器的有效能损失及有效能利用率。设T 0=300K 。 5、 苯（1）和环己烷（2）在303 K ，0.1013 MPa 下形成x 1 = 0.7的溶液。已知此条件下V 1=89.96 cm 3/mol ， V 2=109.4 cm 3/mol ，在该条件下两种物质的偏摩尔体积分别为1V =90.20 cm 3/mol ， 2V =110.69 cm 3/mol ，求混合溶液体积V 和超额体积V E 分别是多少 cm 3/mol ？ 6、乙醇(1)－苯(2)恒沸混合物的组成x 1=0.448，其在常压(101.325kPa)下的沸点为 68.2℃，如果气相可视为理想气体，液相服从van Laar 方程。并已知纯组分在 68.2℃下的饱和蒸汽压分别为：S p 1= 66.87kPa ，S p 2= 68.93kPa 。求：(1) van Laar 方程的常数；(2) 68.2℃时与x 1=0.3成平衡关系的汽相组成y 1。 7、苯(1)-环己烷(2)恒沸混合物的组成x 1=0.525，其在常压下(101.325 kPa)的沸点为77.4℃，如果气相可视为理想气体，液相服从Van Laar 方程。并已知纯组分在77.4℃下的饱和蒸汽压分别为：s p 1=93.2 kPa ， s p 2=91.6 kPa 。试求：(1) Van Laar 方程的方程参数。(2) 在77.4℃下与x 1=0.7成平衡的汽相组成y 1。
化工热力学答案课后总习题答案详解
化工热力学答案_课后总习题答案详解 第二章习题解答 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 【参考答案】：流体p-V-T 关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT 关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T ，P ，V 等）计算不可测的热力学性质（H ，S ，G ，等）。只要有了p-V-T 关系加上理想气体的id p C ，可以解决化工热力学的大多数问题。 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。 【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。 2）临界点C 的数学特征： 3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线； 4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。 5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。 6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。 7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 【参考答案】：气体只有在低于T c 条件下才能被液化。 2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素？ 【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T 、p 有关，而且与每个气体的临界特性有 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?
关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。 2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？ 【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。 偏心因子不可以直接测量。偏心因子ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 2-6 什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有哪些类型？ 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a ，b ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT 性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）以两项virial 方程表示的普遍化第二virial 系数关系式(普遍化virial 系数法) 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的 r T 和r p 下，具有相同ω值的所有 流体具有相同的压缩因子Z ，因此它们偏离理想气体的程度相同，即),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下，不同气体的对比摩尔体积r V （或压缩因子z ） 是近似相等的，即(,) r r Z T P =。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 【参考答案】： 由于范德华方程（vdW 方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW 方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的p-V-T 关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，如修正Rackett 方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。 2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？ 【参考答案】：对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如Tr ，
上海大学化工热力学
上海大学研究生化工热力学考试复习题 纤维、淀粉、橡胶等以及许多金属的粉尘很容易引起爆炸与火灾？ 因为这些粉尘，颗粒细小，并且基本均匀混合散发在空气中，颗粒与氧气混合均匀，容易迅速大面积燃烧，产生大量的热气体迅速膨胀，导致爆炸。 为何晴朗天空为蓝色，早晚是红色？ 正午太阳高度大，阳光穿过路程短，仅蓝光被散射，因而天空呈蓝色；早晚阳光斜射，穿过路程长，短波各色光皆被散射，剩下红光投射地面，阳光红似火，地平线附近呈红色霞光. 为什么一天当中，气温最高值出自午后14时？ 日出前的黎明，日落后的黄昏，以及阴天，天空为什么仍是明亮的？ 大气对太阳辐射的散射作用。
在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？ 因为晴朗的夜晚，天空少云或者无云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻。 在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？ 人造烟雾能增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可以防御霜冻。 为什么赤道地区终年太阳高度较大，但它并不是全球太阳辐射强度最大的地区？赤道地区空气对流旺盛，多云雨，云量多，大气的发射作用强的缘故。 塑料大棚和玻璃室温都能够改善农业生产条件，原因？ 城市风对城市大气环境有什么不良影响？ 城市上升的气流把污染物带到郊区，然后通过地面环流回到城市 我们在城市建设中应该采取什么样的对策？ 污染严重的工厂布局在城市风的下沉距离之外； 应将卫星城建在城市风环流之外，避免相互污染。 为何江河的入海口处会产生沙洲？ 做豆腐加硫酸钙？ 为什么喝豆浆最好不加红糖？ 相当于胶体遇到电解质溶液，发生沉聚 明矾净水？ 带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力。 为什么监测PM2.5？ PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。 为什么胆囊炎的人怕油？ 食物中的油脂进入人体后先被胆汁酸盐乳化，成为极小的乳滴，才容易被肠壁吸收。 乳状液作为化学反应介质有那些优越性？ 反应物分散成小滴后，在每个小滴中反应物数量较少，反应均匀，并且乳状液的
化工热力学公式
热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物质性质相互之间关系的科学。有工程热力学、化学热力学、化工热力学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域。化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微观研究方法。以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 流体的P-V-T关系 在临界点C ： 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临界温度Tc，临界压力Pc。 纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的关系式。由相律可知，对纯流体有： f( P, T, V ) = 0 混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩尔分数）。 状态方程的应用 （1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数据。 （2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。（2 ）为真实气体状态方程计算提供初始值。（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。 维里方程式 Virial系数的获取 ( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少 ( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高 ( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的数据 两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P （1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用； （2）T 化工热力学课后答案 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 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） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 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。） 5. 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? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T 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。） 二、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. 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 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P 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 =( )11 2 1T P P R C ig P ??? ? ? ?--，H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，U = ( ) ??????????-???? ??-11211ig P C R ig P P P R V P R C ，H =1121T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。 1.教材中给出了众多的状态方程，请根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择一个状 态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析，并提出改进的方向和意见。 丙烯的PVT状态分析 近期我正在五家渠一家焦化厂甲醇车间进行培训，在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂，在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。 丙烯的理化学性质：丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体，分子式为CH3CH=CH2，分子 量为42.08，沸点-47.7℃，熔点为-185.25℃，其密度为空气的 1.46倍，临界温度为91.8℃，临界压力为4.6Mpa，爆炸极限为 2.0~11％（vol）,闪点为-108℃。（因此，丙烯在贮藏时要特别小心，如果发生泄漏，因为它比空气重，积聚在低 洼处及地沟中，如在流动过程中遇到火星，则极易引起爆炸，酿成严重后果。） 选择用R-K状态方程计算对液态丙烯的PVT关系计算准确度进行分析，从《化工热力学、光进等编著》中查得丙烯的临界数据为Tc=364.9K;pc=46.0*10-1MPa, 下面是焦化厂给定的丙烯性质数据。 为了计算方便，用excel换算和简单计算得到新的数据如下: 温度 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 压力 atm） 1.401 2.097 3.023 4.257 5.772 7.685 10.046 12.911 16.307 体积 mL/g） 12966 6404 4639 3423 2569 1957 1510 1510 1177 50 20.299 922 （℃）（（ 温度 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 （℃） 温度（K） 233 243 253 263 273 283 293 303 313 压力P 1.4196 2.1248 3.0631 4.3134 5.8485 7.7868 10.1791 13.0821 1 6.5231 （1*10-1MPa） 热力学第三定律的数学表达式为S*（完美晶体，0 K）＝0 关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是(T，P一定，偏摩尔性质就一定) 吉布斯函数的定义式为G ＝H －TS 溶液中挥发性溶质在气相中分压力与液相组成的关系符合亨利定律 纯物质临界点时，其对比温度Tr（=1 ） 真实气体在如下哪个条件下，可以近似作为理想气体处理（高温、低压） 下列不属于高压下影响气体混合物中组分逸度的因素的是：液相组成 总性质用符号表示为Mt 偏摩尔性质的物理意义为在给定的温度、压力和组成下，向含有组分i的无限多的溶液中加入1mol 的组分i所引起系统的某一热力学性质的增加量 吉布斯相律的表达式是f=C-φ+2 等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随A浓度的减小而减小，则B的偏摩尔体积将随A浓度的减小而( 增加) 理想气体模型的基本特征是（分子间无作用力，分子本身无体积） 下列状态方程精度比较正确的是多参数状态方程>立方型状态方程>理想气体状态方程 在373.15K和2atm下水的化学位与水蒸气化学位的关系为（μ(汽)＞μ(水) ） 焓的定义式为H ＝U ＋PV 隔离系统是指与环境既没有能量交换，又没有物质交换的系统 在温度为T、体积恒定为V?的容器中，内含A、B两组分的理想气体混合物，它们的分压力与分体积分别为pA、pB、VA、VB。若又往容器中再加入物质的量为?nC?的理想气体C，则组分A的分压力pA（不变）? 关于理想溶液，以下说法不正确的是( 符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液) alton分压定律的适用条件是什么实际气体混合物（压力不太高）和理想气体混合物 把200mL的水与100mL的乙醇混合，混合后的溶液中，下列关系成立的是（m-液体的质量、V-液体的体积、ρ-液体的密度）：混合后溶液的质量：m混=m水+m乙醇 对于一均匀的物质，其H和U的关系为（H>U） 模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ ） 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ） >()T P s <()T P s = ()T P s T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ） >() T P s <() T P s =() T P s 纯物质的第二virial 系数B （ ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ ） 第三virial 系数 第二virial 系数 无穷项 只需要理想气体方程 液化石油气的主要成分是（ ） 丙烷、丁烷和少量的戊烷 甲烷、乙烷 正己烷 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ） 饱和液摩尔体积 饱和汽摩尔体积 无物理意义 偏心因子的定义式（ ） 0.7lg()1s r Tr P ω==-- 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- 1.0 lg()s r Tr P ω==- 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 关于偏离函数MR ，理想性质M*，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. * R M M M =- D. *R M M M =+ 下面的说法中不正确的是 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。（D ）强度性质无偏摩尔量 。 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX2 = 0 b. X1dln γ1/dX 2+ X2 dln γ2/dX1 = 0 c. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX1 = 0 d. X1dln γ1/dX 1– X2 dln γ2/dX1 = 0 关于化学势的下列说法中不正确的是( ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 15．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）的偏摩尔量。 16 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将：( ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 17．下列各式中，化学位的定义式是 ( ) 18．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是 。 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,]) ([.)([.])([.)([.??≡??≡??≡??≡μμμμ 化工热力学A(答案) 2015 至 2016 学年第 1 学期 化工热力学 考试试卷A （答案与评分标准） 考试方式： 闭卷笔试 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 % 一、选择题（本题20分，每题2分） 二、判断题（本题10分，每题1分） 三、填空题（本题10分，每空1分） 1. 相同，重叠，分开，汽液共存区，蒸汽压，沸点 2. 3, 2 3. 与研究态同温、同组成的理想气体混合物 4. 31 21 2 32x x ββ α-+ 评分标准：每空1分，除了数字必须完全和以上参考答案相同以外，只要和以上参考答案相近的叙述都可以视为正确答案。 四、计算题（本题50分，每题10分） 1. 容积1m 3 的贮气罐，其安全工作压力为100 atm ，内装甲烷100 kg ，问： 当夏天来临，如果当地最高温度为40℃时，贮气罐是否会爆 炸？（本题用RK 方程计算，RK 方程为： ) ()(b V b b V V a b V RT p -++- -= ，方程的参数 a = 3.22172 6 mol cm MPa ??-；b = 2.9855 10 -?31 m mol -?。） 解：100kg 甲烷的物质的量为： 100100016/g n g mol ?= （2分） 6250mol = （1分） 摩尔体积 3 16250m V mol = （2分） 431 1.610m mol --=?? （1分） 根据PR 方程，40℃（313.15K ）下，1m 3的贮气罐其压力应该为： ) (5 .0b V V T a b V RT p +--= = 450.54458.314313.15 3.2217 1.610 2.9851031 3.15 1.610(1.610 2.98510) -----?- ?-?????+? （2分） = 1.401710Pa ? = 138.3 atm > 100 atm （1分） 故 储 气 罐 会 发 生 爆 炸 。 第一章绪论 热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概 念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物 质性质相互之间关系的科学。有工程热力学、化学热力学、 化工热力学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领 域。化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基 础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用， 研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件 和状态。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微 观研究方法。以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经 典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 第二章流体的P-V-T关系 在临界点C ： 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临 界温度Tc，临界压力Pc。 纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的 关系式。由相律可知，对纯流体有： f( P, T, V ) = 0 混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩 尔分数）。 状态方程的应用 （1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的 P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数 据。 （2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力 学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相 同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用 理想气体方程进行计算。（2 ）为真实气体状态方程计算 提供初始值。（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的 正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体 方程。 维里方程式 Virial系数的获取 ( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少 ( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高 ( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的 数据 两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P （1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用； （2）T 化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.3146734.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.64.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106 ＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6 ＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2 ＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3 ·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为550.1cm 3 ·mol －1 所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为 Tc ＝304.2K Pc ＝7.376MPa ω＝0.225 化工热力学期末模拟题 一、选择题 1、水处于饱和蒸气状态，其自由度为，如要查询水的饱和蒸气热力学性质表，则需要 个独立状态参数的已知条件。 A、 0 B 、 1 C 、 2 D. 3 2、经历一个不可逆循环过程，体系工质的熵。 A、增大 B 、减小 C 、不变 D 、可能增大，也可能减小 3、体系中物质 i 的偏摩尔体积V i的定义式为：。 A 、V i [ V i ]T ,v ,n j i B、V i [ V总 ]T , v,n j i n i n i C、V i [ V i ]T , p ,n j i D 、V i [ V总 ]T , p, n j i n i n i 4、朗肯循环中为提高汽轮机出口乏气的干度，可以。 A、提高初压 B 、提高初温 C 、降低排汽压力 D 、采用回热 5、流体（ T1、P1）经节流膨胀后，流体的温度必。 A、不变 B、下降 C、增加 D、前三者都可能。 6、范德华方程与 R－K 方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V 存在三个实根或者一 个实根，当存在三个实根时，最大的V 值是。 A、饱和液体体积 B、饱和蒸汽体积 C、无物理意义 D、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积 7、可以通过测量直接得到数值的状态参数是。 A、焓 B 、内能 C 、温度 D 、熵 8、有一机械能大小为 1000KJ，另有一恒温热源其热量大小为1000KJ，则恒温热源的热火用 机械能的火用。 A、大于 B 、小于 C 、等于 D 、不能确定 9、冬天要给 -10 ℃房间供热取暖，消耗500Ｗ的功率给房间供热，采用可逆热泵循环、电 热器两种供热方式，哪种供热方式的供热量多？ A．前者 B. 两者相等 C. 后者 D. 没法比较。 10、高压氮气从同一始态出发，分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。其中已知一个 可逆过程的工质熵变为20KJ/ （ kg.K ），另一个不可逆过程的工质熵变KJ/ （kg.K ）。 A、大于 20 B、小于20 C、等于20 D、不能确定。 2015 至 2016 学年第 1 学期 化工热力学 考试试卷B （答案与评分标准） 考试方式： 闭卷笔试 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 % 一、选择题（本题20分，每题2分） 二、判断题（本题10分，每题1分） 三、填空题（本题10分，每空1分） 1. 8.314，83.14，8.314，1.980 2. 0.243 3. Henry 定律， Lewis-Randall 规则 4. 0.587，0.717 5. 0.334 评分标准：每空1分，除了数字必须完全和以上参考答案相同以外，只要和以上参考答案相近的叙述都可以视为正确答案。 四、计算题（本题50分，每题10分） 1. 一钢瓶的安全工作压力10MPa ，容积为7810cm 3，若装入1000g 的丙烷，且在253.2℃（526.35K ）下工作，若钢瓶问是否有危险？ (注：以PR 方程计算，PR 方程为：) ()(b V b b V V a b V RT p -++--= ，方程的参数a = 793906.842 6 mol cm MPa ??-；b = 56.293 1 cm mol -?。) 解：1000g 丙烷的物质的量为：100044/g n g mol = （2分） 22.73mol = （1分） 3 781022.73cm V mol -= （2分） 31343.60cm mol --=? （1分） 根据PR 方程，253.2℃（526.35K ）下，7810cm 3的钢瓶中装入1000g 的丙烷，其压力应该为： ()()8.314526.35793906.84 343.6056.29343.60(343.6056.29)56.29(343.6056.29)4376.07793906.84793906.8415.23287.31343.60399.8956.29287.31137402.2016172.68RT a p V b V V b b V b = - -++-?=- -?++?-=-=-?+?+ (2分) 10.0610=> （1分） 所以不能安全工作。 （1分） 评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。 2. 三元混合物的各组分摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa 和348K 下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。 解： ?ln ln i i y φφ= ∑ （2分） 0.25ln 0.720.3ln 0.650.45ln 0.910.254=++=- （2分） ()ln ln f P φ= （2分） ln 6.585(0.254) 1.631=+-= （2分） )MPa (109.5=f （2分） 评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。 3. 设已知乙醇（1）-甲苯（2）二元系统在某一气液平衡状态下的实测数据为t = 45℃，p =24.4 kPa ，x 1=0.300，y 1=0.634，并已知组分1和组分2在45℃下的饱和蒸气压为kPa p s 06.231=， kPa p s 05.102=。试采用低压下气液平衡所常用的假设，求： (1) 液相活度系数1γ和2γ； (2) 液相的G E /RT ； 与理想溶液想比，该溶液具有正偏差还是负偏差？ 解：（1）由1111γx p py s =，得 （2分） 第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情 况下的摩尔体积id V 为 33168.314(400273.15) 1.381104.05310id RT V m mol p --?+= ==??? （2） 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1） 其中 2 2.50.427480.08664c c c c R T a p RT b p == 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =, c p =，将它们代入 a, b 表达式得 2 2.5 6-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010 a ??==???? 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010 b m mol --??==??? 以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 5168.314673.15 2.9846104.05310 V -?=+?? 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?-??????+? 355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为 3535 20.56335355 331 3.2217(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610673.15 4.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?-??????+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。故用RK 方程求得的摩尔体积近 似为 3311.39010V m mol --=?? （3）用PR 方程求摩尔体积 将PR 方程稍加变形，可写为 ()()()RT a V b V b p pV V b pb V b -=+-++- 化学工程与工艺专业（煤化工） (专业代码：081101) 一、培养目标 培养德、智、体、美全面发展，适应国家化学工业及其相关领域经济建设需要和国际人才市场需求，以面向煤化学工业为特色，具备扎实的化工专业基础知识和工程实践能力，具有强烈的社会责任感、良好的道德修养、心理素质、创新精神、团队精神、国际视野和管理能力的高级工程技术人才。 二、业务要求 本专业以煤化工为特色，主要学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识，受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练，掌握一门外国语，能够从事化工生产控制与管理、化工产品研究与开发、化工装置设计与放大等方面工作的工作。 毕业生应达到如下要求： 1．具有人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德； 2．具有从事工程工作所需的相关数学、自然科学以及经济和管理知识； 3．掌握工程基础知识和化学工程与工艺专业的基本理论知识，具有系统的工程实践学习经历；了解化学工程与工艺专业的前沿发展现状和趋势； 4．具备设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析； 5．掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识；具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素； 6．掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法； 7．了解与化学工程与工艺专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响； 8．具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力； 9．对终身学习有正确认识，具有不断学习和适应发展的能力； 10．具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力。 三、主干学科和学位课程 主干学科：化学工程与技术。 学位课程：高等数学、基础外语、大学物理、中国化马克思主义、化工原理、化工热力学，化学反应工程、分离工程、化工传递过程基础、化工过程控制、煤化学、煤化工工艺 第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50 C 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 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数： T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol 3 =0.008 （1）理想 气体方程 P=RT/V=8.314 X 323.15/124.6 10^=21.56MPa (2) R-K 方程 0.4夕74842 190.2 6 4. 6 160 P. 2^2K 0.5mol_ 2 8 314 x 190 6 531 b =0.08664 c =0.08664 6 2.985 10 m mol P c 4.6 汇 10 "V - b~T°'5V V b 3.222 0~5 Z5 Z5 323.15. 12.46 10 12.46 2.985 10 =19.04MPa （3）普遍化关系式 T r =「T c =323. 15 1 90. 6 1. 6V r 5二V V c =124.6 99 = 1.259<2 ???利用普压法计算， Z = z° ?「z 1 此时，P=P c P r =4.6 X .687=21.56MPa 同理，取 乙=0.8975依上述过程计算, 的值。 /? P=19.22MPa 2-2.分别使用理想气体方程和 Pitzer 普遍化关系式计算 510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为 3 1480.7cm 3 /mol 。 解：查附录二得正丁烷的临界参数： T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol 3 =0193 RT c 8.314 323.15 12.46-2.985 10 ZRT 二 P c P r V PV RT P r 旦 RT 4.6 106 12 .46 10\“.2133P r 8.314 323.15 迭代：令 Z o = 1T P r0=4.687 又 Tr=1.695 , 0 1 查附录三得：Z =0.8938 Z =0.4623 0 1 Z =Z Z =0.8938+0.008 0.4623=0.8975 直至计算岀的相邻的两个 Z 值相差很小，迭代结束，得 Z 和P《化工热力学》第三版课后习题答案
2015年秋化工热力学-在线考试
化工热力学
化工热力学习题集及答案
化工热力学A(答案)
化工热力学公式
化工热力学答案解析
(完整版)天津大学化工热力学期末测试题.doc
化工热力学B(答案)
化工热力学(第三版)课后答案完整版_朱自强
化学工程与工艺专业煤化工
化工热力学(第三版)陈钟秀课后习题答案