化工熱力學(xué)課后答案

1、化工熱力學(xué)課后答案（填空、判斷、畫圖）第1章緒言一、是否題1 .封閉體系的體積為一常數(shù)。（錯）2 .封閉體系中有兩個相a,P。在尚未達(dá)到平衡時，a,P兩個相都是均相敞開體系；達(dá)到平衡時，則a,P兩個相都等價于均相封閉體系。（對）3 .理想氣體的烙和熱容僅是溫度的函數(shù)。（對）4 .理想氣體的嫡和吉氏函數(shù)僅是溫度的函數(shù)。（錯。還與壓力或摩爾體積有關(guān)。）5 .封閉體系的1mol氣體進(jìn)行了某一過程，其體積總是變化著的，但是初態(tài)和終態(tài)的體積相等，初態(tài)和終態(tài)的溫度分別為一和丁2,則該過程的AU=JCVdT；同樣，對于初、終態(tài)壓力相等的過程有AH=CPdT。（對。狀態(tài)函數(shù)的變化僅決定于初、終態(tài)與途徑無關(guān)。）

2、二、填空題1 .狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)是：狀態(tài)函數(shù)的變化與途徑無關(guān)，僅決定于初、終態(tài)。2 .封閉體系中，溫度是T白1mol理想氣體從（P,V）等溫可逆地膨脹到（P,V）,則所做的功為Wrev=RTln（V/Vf）（以VI示）或Wrev=RTln（Pf/Pi）（以P表示）。3 .封閉體系中的1mol理想氣體（已知C?）,按下列途徑由T、Pi和Vi可逆地變化至P2,則A等容過程的V=0,Q=fcjg-RJP2-1T1,U=（Cjg-RJ-P2-1T1,H=Cjg1T1oH=_02PP1B等溫過程的W=-RTln,Q=RTln,U=_QP2P2第2卓PVT關(guān)系和狀態(tài)方程一、是否題1 .純物質(zhì)由蒸汽變成液體，

3、必須經(jīng)過冷凝的相變化過程。（錯?？梢酝ㄟ^超臨界流體區(qū)。）2 .當(dāng)壓力大于臨界壓力時，純物質(zhì)就以液態(tài)存在。（錯。若溫度也大于臨界溫度時，則是超臨界流體。）3 .由于分子間相互作用力的存在，實(shí)際氣體的摩爾體積一定小于同溫同壓下的理想氣體的摩爾體積，所以，理想氣體的壓縮因子Z=1,實(shí)際氣體的壓縮因子Z1。）4 .純物質(zhì)的三相點(diǎn)隨著所處的壓力或溫度的不同而改變。（錯。純物質(zhì)的三相平衡時，體系自由度是零，體系的狀態(tài)已經(jīng)確定。）5 .在同一溫度下，純物質(zhì)的飽和液體與飽和蒸汽的吉氏函數(shù)相等。（對。這是純物質(zhì)的汽液平衡準(zhǔn)則。）6 .純物質(zhì)的平衡汽化過程，摩爾體積、崎、熱力學(xué)能、吉氏函數(shù)的變化值均大于零。（錯。

4、只有吉氏函數(shù)的變化是零。）7 .氣體混合物的virial系數(shù)，如B,C，是溫度和組成的函數(shù)。（對。）C絕熱過程的Q=0U=4.5.1MPa=10Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。普適氣體常數(shù)R=8.314MPacmmol-1K-1=83.14barcm3mol-1K-1=8.314Jmol-1K-1=1.980calmol-1K-1。三、填空題1.表達(dá)純物質(zhì)的汽平衡的準(zhǔn)則有Gsv（T）=Gsl（T或G（T,Vsv）=G（T,Vsl）（吉氏函數(shù)）、VsvdPshvaP二（Claperyon方程）、P（T,V）dV=PssvVsl）（Maxwell等面積規(guī)則）。dTT.

5、：Vvapsl它們屹（能/不能）推廣到其它類型的相平衡。2.Lydersen、Pitzer、Lee-Kesler和Teja的三參數(shù)對應(yīng)態(tài)原理的三個參數(shù)分別為Tr,Pr,Zc、Tr,Pr、Tr,Pr和Tr,Pr,8。3.對于純物質(zhì)，一定溫度下的泡點(diǎn)壓力與露點(diǎn)壓力相同的（相同/不同）；一定溫度下的泡點(diǎn)與露點(diǎn)，在PT圖上是重疊的（重疊/分開）,而在P-V圖上是分開的（重疊/分開）,泡點(diǎn)的軌跡稱為飽和液相線，露點(diǎn)的軌跡稱為飽和汽相線，飽和汽、液相線與三相線所包圍的區(qū)域稱為汽液共存區(qū)。純物質(zhì)汽液平衡時,壓力稱為蒸汽壓，溫度稱為沸點(diǎn)。334.對于三混合物，展開PRT程常數(shù)a的表達(dá)式，a=Eyiyj：a.a

6、jj（1-kj）=i=1j=1y1a+y2a2+y3a3+2yy2Ja1a2（1k1242y2y3Ja2a3（1k23）+2y3yJa3a1（1k31）,其中，下標(biāo)相同的相互作用參數(shù)有k11k22和卜33,其值應(yīng)為1；下標(biāo)不同的相互作用參數(shù)有卜12和女21人23和卜32人31和七2（已彳乍k12*21k23*32k31=k12處理），通常它們值是如何得到？從實(shí)驗數(shù)據(jù)擬合得到，在沒有實(shí)驗數(shù)據(jù)時，近似作零處理。5.正丁烷的偏心因子=0.193,臨界壓力R=3.797MPa則在Tr=0.7時的蒸汽壓為Ps=旦10-=0.2435MPac五、圖示題1 .試定性畫出純物質(zhì)的P-V相圖，并在圖上指出（a）

7、超臨界流體，（b）氣相，（c）蒸汽，（d）固相，（e）汽液共存，（f）固液共存，（g）汽固共存等區(qū)域；和（h）汽-液-固三相共存線，（i）TT、TTC、T=T的等溫線。2 .試定性討論純液體在等壓平衡汽化過程中，M（=VSG）隨T的變化（可定性作出M-T圖上的等壓線來說明）六、證明題1.由式2-29知，流體的Boyle曲線是關(guān)于0=0的點(diǎn)的軌跡。證明干TvdW體的Boyle曲線是a-bRTV2-2abVab2=0由vdW方程得RTaRTV.3VaV-bV2V-b2V3整理得Boyle曲線a-bRTV2-2abVab2=0第3章均相封閉體系熱力學(xué)原理及其應(yīng)用一、是否題1 .熱力學(xué)基本關(guān)系式dH=

8、TdS+VdP適用于可逆過程。（錯。不需要可逆條件，適用于只有體積功存在的封閉體系）2 .當(dāng)壓力趨于零時，M（T,P）_Mig（T,P）三0（M是摩爾性質(zhì)）。（錯。當(dāng)隹V寸，不恒等于零，只有在T=Tb時，才等于零）3 .純物質(zhì)逸度的完整定義是，在等溫條件下，dG=RTdlnf。（錯。應(yīng)該是G-G0g=RTln（f/P0熔）4 .當(dāng)PT0時，f/PTg。（錯。當(dāng)PT0時，f/PTl）5 .因為ln邛=LV旦dP，當(dāng)Pt0時，5=1,所以，V旦=0。（錯。從積分RT0PP式看，當(dāng)Pt0時，VRT為任何值，都有邛=1;實(shí)際上，|lim，V旦=0PPtg6 .吉氏函數(shù)與逸度系數(shù)的關(guān)系是G（T,P）_G

9、ig（T,P=1）=RTln邛。（錯G（T,P）Gig（T,P=1）=RTlnf）7 .由于偏離函數(shù)是兩個等溫狀態(tài)的性質(zhì)之差，故不可能用偏離函數(shù)來計算性質(zhì)隨著溫度的變化。（錯。因為：M（T2,P2）-M（Ti，Pi）=MT2,P2-MigT2,P0LMTi,Pi-MigTi,P01MigT2,P0-MigTi,P01三、填空題1 .狀態(tài)方程P（Vb-）=RT的偏離焰和偏離嫡分別是H-Hig=V-T|dP=fS|-+b-T艮Ip=bP和0_開p0.PPS-S十Rln=f|-1-dP=ff-dp=0；若要計算H(T2,P2AH(T，P1)P0011P打P0ILpp和ST2,P2AsTi,Pi如需要

10、什么性質(zhì)？空;其計算式分別是h(T2,P2Ah(Ti,Pi)=HT2,P2HigT2HTi，P1-HigTi1-HigT2-HigT11J和=bP2-bP1OpdT=bP2-P1廣iCpgdTTi工ST2,P2-STi,Pi,Pi-Si9T1F0-SigT2,Po-Si9T1F0IP2P01TdcT%!-_h+OT-PO二-Rlnp2T22PiTTT1cj9dT2 .對于混合物體系，偏離函數(shù)中參考態(tài)是與研究態(tài)同溫.同組成的理想氣體混合物。五、圖示題1.將下列純物質(zhì)經(jīng)歷的過程表示在P-V,lnP-H,T-S圖上(a)過熱蒸汽等溫冷凝為過冷液體；(b)過冷液體等壓加熱成過熱蒸汽；(c)飽和蒸汽可逆

11、絕熱膨脹；(d)飽和液體恒容加熱；(e)在臨界點(diǎn)進(jìn)行的恒溫膨脹.解：第4章非均相封閉體系熱力學(xué)-、是否題1.VinV一小T,P,n。(錯。因?qū)τ?.3.個均相敞開系統(tǒng)，n一個變數(shù)，即對于理想溶液，所有的混合過程性質(zhì)變化均為零。質(zhì)變化等于零，對SGAm不等于零)對于理想溶液所有的超額性質(zhì)均為零。(對。因T,Pn1i(錯。VH,0)U,CP,G的混合過程性Mis)4.體系混合過程的性質(zhì)變化與該體系相應(yīng)的超額性質(zhì)是相同的。(錯。同于4)5.理想氣體有f=P,而理想溶液有夠=?。6.溫度和壓力相同的兩種理想氣體混合后，之和，總熱力學(xué)能為原兩氣體熱力學(xué)能之和,等于原來兩氣體的嫡之和）?isfxf?is=

12、_x_（對。因iPxiPxip）則溫度和壓力不變，總體積為原來兩氣體體積總嫡為原來兩氣體嫡之和。（錯。總嫡不7.因為由或活度系數(shù)）模型是溫度和組成的函數(shù)，故理論上%與壓力無關(guān).（錯。理論上8.9.是T,P,組成的函數(shù)。只有對低壓下的液體，才近似為純流體的汽液平衡準(zhǔn)則為fv=f，（對）混合物體系達(dá)到汽液平衡時，總是有f?T,fT和組成的函數(shù)）ffivfi。（錯。兩相中組分的逸度、總體逸度均不一定相等）10.理想溶液一定符合Lewis-Randall規(guī)則和Henry規(guī)則。（對。）、填空題1.填表偏摩爾性質(zhì)（Mi）溶液性質(zhì)（M關(guān)系式(M=ExiMi)ln(?/xi)lnflnf=xln(f?/1xi

13、)ln呼lnln中=xilnRlnige/rtGe/RT=xilnT2.有人提出了一定溫度下二元液體混合物的偏摩爾體積的模型是V=Vi（1+ax2）,V2=V2（1+bx1），其中Vi,V2為純組分的摩爾體積，a,b為常數(shù)，問所提出的模型是否有問題？由Gibbs-Duhem方程得，a=-x2V2-b,a,b不可能是常數(shù)，故x1V1提出的模型有問題；若模型改為V=Vi（1+ax2）,V2=V2（1+bx；），情況又如何？由Gibbs-Duhem方程得，a=V2b,故提出的模型有一定的合理性。Vi一3.常溫、常壓條件下二元液相體系的溶劑組分的活度系數(shù)為1n匕=%2十發(fā)3（%P是常數(shù)），則溶質(zhì)組分的

14、活度系數(shù)表達(dá)式是ln丫2=2a+30x12Px；。2解：由x1dln乙+x2dln?2=0,得xJdIn九xo.roidIny2=dx2=（2o（x2+3Px2dx2=12a+3Pxi十3Pxidx1x2Idx2）x2從xi=0（此時=1）至任意的X積分，得In2-Ini=xi=xi23xi3x12dxixid0x；x；五、圖示題i.i,卜圖中是二元體系的對稱歸一化的活度系數(shù)？1n2與組成的關(guān)系部分曲線，請補(bǔ)全兩圖%xi；曲線兩端點(diǎn)的含中的活度系數(shù)隨液相組成變化的曲線；指出哪一條曲線是或意；體系屬于何種偏差。0xii0xii解，以上虛線是根據(jù)活度系數(shù)的對稱歸一化和不對稱歸一化條件而得到的。第5

15、章非均相體系熱力學(xué)性質(zhì)計算一、是否題1 .在一定壓力下，組成相同的混合物的露點(diǎn)溫度和泡點(diǎn)溫度不可能相同。（錯，在共沸點(diǎn)時相同）2 .在（i）-（2）的體系的汽液平衡中，若（i）是輕組分，（2）是重組分，則yiAxi,y2x2。（錯，若系統(tǒng)存在共沸點(diǎn)，就可以出現(xiàn)相反的情況）3 .在（1）-（2）的體系的汽液平衡中，若（1）是輕組分，（2）是重組分，若溫度一定，則體系的壓力，隨著x1的增大而增大。（錯，理由同6）4 .純物質(zhì)的汽液平衡常數(shù)K等于1。（對，因為x1=y1=1）5 .下列汽液平衡關(guān)系是錯誤的Py$v=HiS01V班工*為。（錯，若i組分采用不對稱歸一化，,2OIVDI11該式為正確）6

16、 .對于理想體系，7液平衡常數(shù)K（=yxi）,只與T、P有關(guān)，而與組成無關(guān)。（對，可以從理想體系的汽液平衡關(guān)系證明）7 .對于負(fù)偏差體系，液相的活度系數(shù)總是小于1。（對）8 .能滿足熱力學(xué)一致性的汽液平衡數(shù)據(jù)就是高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。（錯）9 .逸度系數(shù)也有歸一化問題。（錯）10 .EOSF不法既可以計算混合物的汽液平衡，也能計算純物質(zhì)的汽液平衡。（錯）、填空題1 .說出下列汽液平衡關(guān)系適用的條件（1） ?V=?l無限制條件；（2）輯yj=*&無限制條件;（3）Pyi=RsZxi低壓條件下的非理想液相。2.丙酮（1）-甲醇（2）二元體系在98.66KPa時,恒沸組成x1=y1=0.796,恒沸溫度為3

17、27.6K,已知此溫度下的Rs=95.39,P；=65.06kPa則vanLaar方程常數(shù)是A12=0.587,松1=0.717（已知vanLaar方程為GI=_A必也工）RTA12x1A21x21 .組成為x1=0.2,x2=0.8,溫度為300K的二元液體的泡點(diǎn)組成y1的為（已知液相的GtE=75n1n2/（n1+nz）,Ps=1866,P。=3733Pa）0.334。2 .若用EO*尸法來處理300KM的甲烷（1）正戊烷（2）體系的汽液平衡時，主要困難是Ps=25.4MPa飽和蒸氣壓太高：不易簡化；（EOS+丫法對干高壓體系需矯正）。3 .EOS1則計算混合物的汽液平衡時，需要輸入的主要物性數(shù)據(jù)是TCi,FL盧Ci,kj,通常如何得到相互作用參數(shù)的值？從混合物的實(shí)驗數(shù)據(jù)擬合得到。Antoine常數(shù)A,Bi,。;4 .由Wilson方程計算常數(shù)減壓下的汽液平衡時，需要輸入的數(shù)據(jù)是Rackett方程常數(shù)“，3;能量參數(shù)（兀j九）（i,j=1,2，N）-Wilson方程的能量參數(shù)是如何得到的？能從混合物的有關(guān)數(shù)據(jù)（如相平衡）得到。五、圖示題1描述下列二元T_x_y圖中的變化過程AtBtCtD:這是一個等壓定（總）組成的降溫過程。A處于汽相區(qū)，降溫到B點(diǎn)時，即為露點(diǎn)，開始有液滴冷凝，隨著溫度的繼續(xù)下降，產(chǎn)生的液相量增加，而汽相量減少，當(dāng)達(dá)到C點(diǎn)，即泡點(diǎn)時，汽相消