化工熱力學考試重點終極版

1、化工熱力學VV一、重點1、臨界點定義及表達式：維持氣液平衡的最高溫度和壓力點。2PTcVT2、Virial 方程體積表達式：Z壓力表達式：ZPVRTpVRT2 _DL lV2 V3 L2Bp C p Dp3、偏心因子的定義及表達式：各種物質(zhì)在Tr 0.7時，純態(tài)流體對比蒸汽壓對數(shù)值與Ar，Kr，Xe的值的偏差，即Igspr Tr 0.71.00。物理意義：偏心因子表征物質(zhì)的偏心度，即非球型分子偏離球?qū)ΨQ的程度。4、普遍化Virial系數(shù)普遍化Virial系數(shù)與普遍化壓縮因子適用范圍TVT VT VCv所以dSCvdTTdV積分得到dGi RTd In fi（等溫）第二dS方程當S S T,p時

2、,則有所以dS CPdTdpp積分得到第三dS方程當S S p,V時,則有因為積分得到7、焓的表達式推導利用剛剛導出的三個dS方程來得到三個dH方程。dH TdS Vdp將第一 dS方程代入（1）式并注意得到得到第一 dH方程積分得到第二dH方程積分得到第三dH方程積分得到8、剩余性質(zhì)的定義：所謂剩余性質(zhì)，是氣體在真實狀態(tài)下的熱力學性質(zhì)與在同一溫度、壓力下當氣體處于理想狀態(tài)下的熱力學性質(zhì)之間的差額。式中M與M*分別為在相同溫度和壓力下，真實氣體與理想氣體的某一廣度 熱力學性質(zhì)的摩爾值，如 V、U、H、S和G等。9、普遍化Virial系數(shù)計算剩余熵和焓10、逸度及逸度系數(shù)的定義對于真實氣體，定義

3、逸度fi。逸度系數(shù)的定義11、溫熵圖，即TS圖（以往試卷有類似題目）等干度線、等壓線、等焓線、等比容線。12、化學位、偏摩爾性質(zhì)化學位：將無限小量的物質(zhì)i加到均相體系中而保持相均勻同時體系的熵和體積保持不變，體系內(nèi)能變化與加入物質(zhì)量的比值為物質(zhì)i在所處相中的勢，稱為化學位。偏摩爾性質(zhì)：在給定的T、P和其他物質(zhì)的量不變時，向含有組分i的無限多的溶液中加入1mol的組分i所引起的熱力學性質(zhì)的變化。偏摩爾性質(zhì)有三個重要的要素：恒溫、恒壓；廣度性質(zhì)（容量性質(zhì)）隨某組分摩爾數(shù)的變化率。13、混合物的組分逸度及逸度系數(shù)混合物中組分i的逸度的定義為：dGiRTIn ?（等溫）混合物中組分i的逸度系數(shù)的定義為

4、:? £i xp混合物的逸度的定義為：dG RTIn f（等溫）混合物的逸度系數(shù)的定義為:14、理想溶液的逸度，標準態(tài)?（1）、以Lewis-Randall定則為基礎規(guī)定標準態(tài)：lim衛(wèi) fio LRfix 1 xi?（2）、以Henry定律為基礎規(guī)定標準態(tài)：limfio HLki，其中ki為henryx 0xi常數(shù)。適用條件：在體系溫度、壓力下，溶液中各組分的純物質(zhì)聚集態(tài)相同，并且組分之間可以無限制混合時，各組分都以Lewis-Randall定則為基礎規(guī)定標準態(tài)。在體系溫度、壓力下，溶液中各組分的純物質(zhì)聚集態(tài)不同，或者，組分之間不能無限制混合時，溶劑以Lewis-Randall定則

5、為基礎規(guī)定標準態(tài)，溶質(zhì)以Henry 定律為基礎規(guī)定標準態(tài)。15、混合過程性質(zhì)：溶液的性質(zhì) M與構成溶液各組分在標準態(tài)時性質(zhì)總和之差。M M xMi，Mi是與混合物同溫、同壓下純組分i的摩爾性質(zhì)?；旌衔锏哪栃再|(zhì)與偏摩爾性質(zhì)的關系:16、超額性質(zhì)定義及表達式超額性質(zhì)定義為相同的溫度、壓力和組成條件下真實溶液性質(zhì)與理想溶液性 質(zhì)之差。17、正規(guī)溶液和無熱溶液的區(qū)分正規(guī)溶液：當極少量的一個組分從理想溶液遷移到有相同組成的真實溶液 時，如果沒有熵的變化，并且總的體積不變，此溶液稱為正規(guī)溶液。無熱溶液：某些由分子大小相差甚遠的組分構成的溶液， 特別是聚合物溶液屬此類型。這類溶液he 0，故稱為無熱溶液。

6、getse。18、相平衡的判據(jù)(1)、dG T,p 0，它表明在給定的溫度和壓力條件下，平衡態(tài)就是所有可能變化達到的自由焓數(shù)值中最小的那個狀態(tài)。(2)、ii L i i 1,2,L ,N，表明，N個組分的系統(tǒng)內(nèi)，若n個相在均一的溫度、壓力下達到平衡時，物系內(nèi)的每一組分在所有各相中的化學位必定相同。(3)、?f? L ? i 1,2,L ,N，說明，各相在同樣的溫度、壓力下達到平衡時，每一個組分在各相中的逸度相等。19、氣液平衡的分類完全理想系:汽相一理想氣體，液相一理想液體(2)、理想系：汽,液相一理想液體(VL均服從LR)部分理想系:汽一理想氣體，液相一非理想液體(4)、非理想系:偏心因子：

7、各種物質(zhì)在Tr0.7時，純態(tài)流體對比蒸汽壓對數(shù)值與Ar，Kr，20、理想功概念：理想功即指體系的狀態(tài)變化是在一定的環(huán)境條件下按完全可逆的過程進行時，理論上可能產(chǎn)生的最大功或者必須消耗的最小功。21、熱力學效率T :理想功與實際功的比值。22、由Rankine循環(huán)的示意圖畫溫熵圖23、通過通過改變蒸汽參數(shù)提高 Rankine循環(huán)的熱效率(1)、提高蒸汽的過熱溫度在相同的蒸汽壓力下，提高蒸汽的過熱溫度時，可提高平均吸熱溫度，增大 作功量，提高循環(huán)的熱效率，并且可以降低汽耗率。同時乏氣的干度增加，使透 平機的相對內(nèi)部效率也可提高。但是蒸汽的最高溫度受到金屬材料性能的限制,不能無限地提高，一般過熱蒸汽

8、的最高溫度以不超873K為宜。(2)、提高蒸汽的壓力當蒸汽壓力提高時，熱效率提高、而汽耗率下降。但是隨著壓力的提高，乏 汽的干度下降，即濕含量增加，因而會引起透乎機相對內(nèi)部效率的降低。 還會使 透平中最后幾級的葉片受到磨蝕，縮短壽命。乏汽的干度一般不應低于0.88。另 外，蒸汽壓力的提高，不能超過水的臨界壓力，而且設備制造費用也會大幅上升。24、節(jié)流膨脹過程、絕熱膨脹過程節(jié)流膨脹：高壓流體流過管道中一節(jié)流元件(如節(jié)流閥、孔板、毛細管等) 迅速膨脹到低壓的過程稱為節(jié)流膨脹。絕熱膨脹：氣體從高壓向低壓做絕熱膨脹時， 若通過膨脹機來實現(xiàn)，則可對 外做功，如果過程是可逆的，稱為等熵膨脹。25、Gibb

9、s-Duhem 方程Gibbs-Duhem方程的一般形式:當T、P恒定時當M=G時XjdQ T,P 0二元系等溫、等壓條件下二、題目1、正確寫出下列熱力學函數(shù)的定義式ig p：1 00Xe的值的偏差，即0.7。偏心因子表征物質(zhì)分子的偏心度，即非球型分子偏離球?qū)ΨQ的程度。剩余性質(zhì)Mr:所謂剩余性質(zhì)，是氣體在真實狀態(tài)下的熱力學性質(zhì)與在同一溫度、壓力下當氣體處于理想狀態(tài)下的熱力學性質(zhì)之間的差額。Mr M M*。P2可逆軸功W4Vdp ,對于液體在積分時V 一般可以視為常數(shù)。P1微觀熵S :熱力學幾率的量度，與體系內(nèi)部分子運動混亂程度有關,S kin 。宏觀熵S:熵是表征系統(tǒng)混亂程度的量度，dS T熵

10、流Sf二Q，流入體系為正，離開體系為負。 熵產(chǎn)Sg :是體系內(nèi)部不可逆性引起的熵變。理想功Wid:理想功即指體系的狀態(tài)變化是在一定的環(huán)境條件下按完全可逆的過程進行時，理論上可能產(chǎn)生的最大功或者必須消耗的最小功WidHT0 S。損耗功Wl :系統(tǒng)在相同的狀態(tài)變化過程中，完全可逆過程的理想功與不可逆過程的實際功之差，Wl Wid WS。有效能Ex，任何體系在一定狀態(tài)下的有效能是體系與環(huán)境的作用，從所處的狀態(tài)達到與環(huán)境相平衡的可逆過程中，對外界做的最大有用功稱為該體系在該 狀態(tài)下的有用功。熱效率T :理想功與實際功的比值。T產(chǎn)生功WacWidWidT需要功=、"，產(chǎn)功過程熱力學效率a :產(chǎn)

11、功設備在實際過程中提供的功與理想功的比值,它是過程熱力學完善性的尺度，反映了過程可逆的程度。a產(chǎn)生功Waco= Wida需要功=777耗功過程熱力學效率a :理想功與耗功設備在實際過程中消耗的功的比值, 它是過程熱力學完善性的尺度，反映了過程可逆的程度。偏摩爾性質(zhì)Mi :在給定的T、P和其他物質(zhì)的量不變時，向含有組分i的無Mi限多的溶液中加入1mol的組分i所引起的熱力學性質(zhì)的變化，n T,P,nj混合性質(zhì) M:溶液的性質(zhì)M與構成溶液各組分在標準態(tài)時性質(zhì)總和之差，M M XiM io超額性質(zhì)me：相同溫度、壓力和組成時，真實溶液與理想溶液混合性質(zhì)之差, MEeM EidMid o逸度:dGjR

12、Td In fi（等溫）。逸度系數(shù):組分逸度?:溫度為常數(shù)時，dG RTdIn?，P詰1f?組分逸度系數(shù)?丄XiP組分活度：活度定義為溶液中組分的逸度 f?對該組分在標準態(tài)時的逸度fi 之比，用0表示，?. 丄ofi組分活度系數(shù)i：活度與摩爾百分數(shù)之比為活度系數(shù)，a? ?_?idiXiXi fi?2、問答題（1）、T-S圖與蒸汽動力循環(huán)圖。（2選1,見重點11與22） （2）、動量傳遞與熱量傳遞的推導。（2選1）動量傳遞過程：流體與設備和流體分子之間的摩擦和擾動導致熵增和不可逆。和外界無熱、功交換的過程，有dS得SVdPTF2 VP -dPP T無熱、功交換但有壓降的流動過程，必有功損耗，得流

13、動過程中溫度和比容變化不大流體壓力差大致與流速成平方關系， 因此損耗功大致與流速成平方關系； 壓 力差恒定時，損耗功與T0/T成正比關系，流體溫度越低，損耗功越大；損耗功 與流體比容成正比關系，因此氣體節(jié)流的損耗功比液體節(jié)流的損耗功大得多。熱量傳遞功損耗推導過程：損耗功即系統(tǒng)在相同的狀態(tài)變化過程中， 不可逆 過程的實際功與完全可逆過程的理想功之差。即使沒有散熱損失，也因存在傳熱溫差而有損耗功；當環(huán)境溫度、傳熱量和 傳熱溫度積恒定時，損耗功與傳熱溫差成正比關系，傳熱溫差越低，損耗功越小； 當環(huán)境溫度、傳熱量和傳熱溫差恒定時，損耗功與傳熱溫度積成反比關系。因此 低溫傳熱時要求的傳熱溫差更小。(3)

14、、正規(guī)溶液、無熱溶液的區(qū)分與標準態(tài)的兩種情況。(2選1,見重點14 與 17)3、證明題(1)、dS及dH方程的證明(2選1,見重點6與7)。(2)、In£是ln f的偏摩爾性質(zhì)與ln ?是ln的偏摩爾性質(zhì)(2選1)。Xiln f是ln f的偏摩爾性質(zhì)XiIn?是In的偏摩爾性質(zhì)、計算題1、298.15K,若干NaCI(B)溶解于1kg水(A)中形成的溶液的總體積的關系3/221001 38 16-625nB 1-773nB0-119nB (cm3)。求 nB =0.5mol 時，水和 NaCI 的偏摩爾Va，Vb)nB T, P, nAdriB當nB0.5mol 時,Vb且,Vt

15、1010.35cm3二 VtHaVaHbVbnAVtdVt解:18.62cm3 mol-11000/18 55.56 molVt nM16.625 1.773 nB"0.119 2nB所以,vAnA1010.35 O.5 18.62 18.02cm3 mol 155.562、以下三題類型的選一題(1)、從文獻得知在633.15K, 98.06kPa時水的焓為57496.72 J mol，試應用普遍化方法求算在633.15K，9806kPa下的焓值。普遍化壓縮因子法: 普遍化維里系數(shù)法:(2 )、已知在298.15K，101.33k Pa下 CO2的理想氣體狀態(tài)的絕對熵為 213.79J- mol-1 K-1，其理想氣體的等壓熱容為Cp 22.258 5.981 10 2T 3.501 10 5T2 7.465 10 9T3 試求在 373.1