化工热力学课后答案

1、化工热力学课后答案（填空、判断、画图）第1章绪言、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a,卩。在尚未达到平衡时，卩两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则a,卩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口和丁2,则该过程的AUC/T;同样，对于初、终态压力相等的过程有AH=fCpdT。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。）T1二、填

2、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（Pj,Vj）等温可逆地膨胀到（Pf,Vf）,则所做的功为W二RTlnC.V）（以V表示）或W二RTIn6P）（以P表示）。revi'frevfi封闭体系中的1m01理想气体（已知Cp），按下列途径由片和匕可逆地变化至P2,则A等容过程的W=亠，Q=pQgR)jP21t,CigR)p21t,U=PH=CpgfP-1t。IP1丿3.2H=0B等温过程的W=-RTIn£,Q=RTIn£,U二_,22_第2章P-V-T关系和状态方程一、是否题1. 纯物质由

3、蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。）2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。）3. 由于分子间相互作用力的存在,实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1。（错。如温度大于Boyle温度时，Z>1。）4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自由度是零，体系的状态已经确定。）5. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。（对。这是纯物质的汽液平衡准则。）6. 纯物质的

4、平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。（错。只有吉氏函数的变化是零。）7. 气体混合物的virial系数，如B,C，是温度和组成的函数。（对。）C绝热过程的W二Q=0CigP14. 1MPa=106Pa=10bar=。5.普适气体常数R二cm3mol-1K-1=cm3mol-1K-1=Jmol-1K-1=mol-1Kt。三、填空题1.表达纯物质的汽平衡的准则有Gsv（T）=Gsi（吉氏函数）、d二呦（Claperyon方程）、YP（T,V）dV=PsVsv-v$i丿（Maxwell等面积规则）。dTTAVvapVsl它们能（能/不能）推广到其它类型的相平衡。2.Lyd

5、ersen、Pitzer、Lee-Kesler和Teja的三参数对应态原理的三个参数分别为T,P,Z、T,P,w、T,P,w和T,P,w。rrcrrrrrr3. 对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不同）；一定温度下的泡点与露点，在P-T图上是重叠的（重叠/分开），而在P-V图上是分开的（重叠/分开）,泡点的轨迹称为饱和液相线,露点的轨迹称为饱和汽相线,饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。4. 对于三混合物，展开PR方程常数a的表达式，a二佥yyJaa（1-k）二i八iijjji=1j=1yi2ai+y2a2+y

6、2a3+2yiy2Ma2Gk12）+2y2y3Z2°3k232y33"1k31），其中，下标相同的相互作用参数有k,k和k，其值应为1下标不同的相互作用参数有112233k12和k21，k23和k32，k31和"12（已作k12=k2/23=k32，k31=k12处理），通常它们值是如何得到从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，诉似作零外理。5. 正丁烷的偏心因子二，临界压力P二则在T二时的蒸汽压为rPs=P10-i-w=0.2435MPa。c五、图示题1. 试定性画出纯物质的P-V相图，并在图上指出（a）超临界流体，（b）气相，（c）蒸汽，（d）固相，（e）汽液

7、共存，f）固液共存，（g）汽固共存等区域；和（h）汽-液-固三相共存线，（i）T>T、T<T、T=T的等温线。CCC2. 试定性讨论纯液体在等压平衡汽化过程中，M（二V、S、G）随T的变化（可定性作出M-T图上的等压线来说明）。六、证明题（3Z、1. 由式2-29知，流体的Boyle曲线是关于竺=0的点的轨迹。证明vdW流体的Boyle曲0）T线是C-bRT2-2abV+ab2=0RTV+paV丿TaV丿T由vdW方程得空一丄一斗+3Va=oV-bV2(V-b力V3整理得Boyle曲线(a-bRT:V2-2abV+ab2=0第3章均相封闭体系热力学原理及其应用一、是否题1. 热力学

8、基本关系式dH二TdS+VdP只适用于可逆过程。（错。不需要可逆条件，适用于只有体积功存在的封闭体系）2. 当压力趋于零时，M（T,P）-Mig（T,P）三0（M是摩尔性质）。（错。当M=V时，不恒等于零，只有在t=tb时，才等于零）3-纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，dG=RTdlnf。（错。应该是G-G0=RTln（fp）等）4.当PT0时，f/PT8。(错。当PT0时，f/PT1)5.因为ln申=JRT0dP，V当PT0时,申=1，所以,V-罟=0。（错。从积分式看，当PT0时，V-吟为任何值，都有-1；实际上/limV一PT0VRT'P丿=0T=TB6.吉氏函数与逸度系数

9、的关系是G(T,P)-Gig(T,P=1)=RTln9。(错G(T,P)Gig(T,P=1)=RTlnf)7.由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。（错。因为：M,P）-M（T,P）=M（T,P）Mig（T,P7M（T,P）Mig（T,P7+Mig（T,P）Mig（T,P72220111020101120三、填空题1.状态方程P(Vb)=RT的偏离焓和偏离熵分别是H-HigdP=bP和RT,R+b-TPPSSig+Rin=J0P00dP若要计算H（T,P）-H（T,P）和S（T,P）-S（T,P）还需要什么性质Cig;其计算式分别是2211P-=H（

10、T,P）Hig（TJH6,P）Hig（TJ+Hig（T）-Hig（TJ22211121H（T,P）-H6,P）T2/）T2211对于混合物体系偏离函数中参考态是与研究态同温.同组成的理想气体混合物。五、图示题1. 将下列纯物质经历的过程表示在P-V,lnP-H,T-S图上(a) 过热蒸汽等温冷凝为过冷液体；(b) 过冷液体等压加热成过热蒸汽；(c) 饱和蒸汽可逆绝热膨胀；(d) 饱和液体恒容加热;11=bP-bP+4CigdT=b9-P）+4CgdT21P21PT匚和S（T,P）-S（T,P）221122=-RIn2+RinP0=S（T,P）-Sig6,PIL（T,P）-Sig（T,PJ+Si

11、g（T,P）-Sig（T,P2011102010P4CgP4Cig1+4dT=-Rin2+4p_dTPTPT2.0t1t解：第4章非均相封闭体系热力学一、是否题1.偏摩Vid体积表示为dnVani个均相敞开系统，n是一个变数，即定的义可)。（错。因对于一2. 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。（错。V,H,U,Cp,Cv的混合过程性质变化等于零，对S,G，A则不等于零）3. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。因ME=M-Mis）4. 体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。（错。同于4）用-fiSf-x-fm5. 理想气体有仁p,而理想溶液有q二G。（对。因屮iP

12、xPxPi）iiii6. 温度和压力相同的两种理想气体混合后,则温度和压力不变,总体积为原来两气体体积之和,总热力学能为原两气体热力学能之和,总熵为原来两气体熵之和。（错。总熵不等于原来两气体的熵之和）7. 因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上丫与压力无关.（错。理论i上是T,P,组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为T和组成的函数）8-纯流体的汽液平衡准则为fv=fI。（对）9.混合物体系达到汽液平衡时,/X/Xf)vf)l,fvfl,fvflM曰JJTJJ，丿.J总是有iiii错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）10.理想溶液一定符合Lewis-Randall规

13、则和Henry规则。（对。）、填空题1. 填表偏摩尔性质（M）i溶液性质（M）关系式（M=工xM）iiInfInG).InlniGe：；RTGe.RT=2. 有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积的模型是V1=V1（1+ax2）,V2=V2（1+bx/,其中匕，V2为纯组分的摩尔体积，a,b为常数，问所xV提出的模型是否有问题由Gibbs-Duhem方程得，a=b,a,b不可能是常数，故提xV1-1出的模型有问题:若模型改为V=V(1+ax2),匕=卩2(1+bx2)，情况又如何由Gibbs-Duhem方程得，a=V2b,故提出的模型有一定的合理性。V13.常温、常压条件下二元液相体系

14、的溶剂组分的活度系数为Iny1=ax2+Px3(a,卩是常2a+36°数)，则溶质组分的活度系数表达式是lny2=一产x2-Px3。解：由xdlny+xdlny=0，得1122dlny2dlny+3Px222111从xi=oG匕时2=J至任意的x1积分，得lny2-ln1=制4+3p)x1+3Px212a+3P2x2+Px311x1=0五、图示题1. 下图中是二元体系的对称归一化的活度系数y,y2与组成的关系部分曲线，请补全两图中的活度系数随液相组成变化的曲线：指出哪一条曲线是或y2x1:曲线两端点的含意:体系属于何种偏差。1,YY1,Yx1x11解，以上虚线是根据活度系数的对称归一

15、化和不对称归一化条件而得到的。第5章非均相体系热力学性质计算一、是否题1.在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。(错，在共沸点时相同)2. 在(1)-(2)的体系的汽液平衡中，若(1)是轻组分，(2)是重组分，则y>x,y2<兀2。(错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况)3. 在(1)-(2)的体系的汽液平衡中，若(1)是轻组分，(2)是重组分，若温度一定，则体系的压力，随着xi的增大而增大。(错，理由同6)4. 纯物质的汽液平衡常数K等于1。（对，因为x二y二1）115. 下列汽液平衡关系是错误的Py<pv=Hy*x。（错，若i组分采用不对称归

16、一化，iii,Solventii该式为正确）6. 对于理想体系，汽液平衡常数K（二y/x.）,只与T、P有关，而与组成无关。（对，可以从iii理想体系的汽液平衡关系证明）7. 对于负偏差体系,液相的活度系数总是小于1。（对）8. 能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。（错）9. 逸度系数也有归一化问题。（错）10. EOSy法既可以计算混合物的汽液平衡,也能计算纯物质的汽液平衡。（错）、填空题1. 说出下列汽液平衡关系适用的条件（1）/v=/1无限制条件；ii（2）pvy=p1x无限制条件;iiii（3）Py=Psyx低压条件下的非理想液相。iiii2. 丙酮-甲醇二元体系在时，恒

17、沸组成xi=yi=,恒沸温度为，已知此温度下的Ps=95.39,Ps=65.06kPa则vanLaar方程常数是A12=，A21=（已知vanLaar方程为G=A12A2ixiX2）RTAx+Ax1212121. 组成为x1=,X2二，温度为300K的二元液体的泡点组成的为（已知液相的GE=75nn/（n+n）,Ps=1866,Ps=3733Pa）。t1212122. 若用EOS+丫法来处理300K时的甲烷（1）一正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困难是Ps=25.4MPa饱和蒸气压太高，不易简化：（EOS+y法对于高压体系需矫正）。13. EOS法则计算混合物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数据是T,P,o,k，通常CiCiCij如何得到相互作用参数的值_从混合物的实验数据拟合得到。4. 由Wilson方程计算常数减压下的汽液平衡时，需要输入的数据是Antoine常数A,B,C;iiiRackett方程常数a，B:能量参数（九九）（i,j=1,2,AN），Wilson方程的能量参ijii数是如何得到的能从混合物的有关数据（如相平衡）得到。五、图示题1描述下列二元Txy图