化工热力学课后答案

化工热力学课后答案(填空、判断、画图)第1章绪言一、是否题封闭体系的体积为一常数（错）封闭体系中有两个相, 。在尚未达到平衡时，, 两个相都是均相敞开体系达到平衡时，则, 两个相都等价于均相封闭体系（对）理想气体的焓和热容仅是温度的函数（对）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）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T1和T2

，则该过程的U

T2CCVT1

；同样，对于初、T终态压力相等的过程有2T

dT（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径PT1）二、填空题状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。功为W

rev

RTlnV Vi f

(以V表示)或W

rev

RTPf i

(以P表示)。1mol理想气体(已知Cig

和V可逆地变化至P，则PA等容过程的 0 ，Q=ig

1 ，

1

2 ， C R 2

C R 2P P 11

P P 11P Cig

21T。P P 111B等温过程的W=RTlnP1P2

RTlnP1P12

， 0 ， 0 。第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程一、是否题纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程（错。可以通过超临界流体区）当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在（）由于分子间相互作用力的存在摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子（错。如温度大于Boyle）纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变（系自由度是零，体系的状态已经确定）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（）（只有吉氏函数的变化是零）virial（）Cig

R Cig 1C 绝热过程的 P1

11

2P

，0 ， R P

R

R Cig

RPV

Cig

Cig P 11 2P 1， Cig

2P 。R P

P P 11

1 4. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。5. R=8.314MPamol-1K-1=83.14barmol-1K-1=8.314Jmol-1K-1=1.980calmol-1K-1。三、填空题表达纯物质的汽平衡的准则有Gsv sl

sv slG T或GT,V

GT

（吉氏函数、dPs vap （Claperyon方程、Vsv

等面积规dT vap

V

P(T,V)dVPsVsvVsl则。它们能（不能）推广到其它类型的相平衡。LydersenPitzerLee-Kesler和Teja的三参数对应态原理的三个参数分别为Tr

,P,Z、r cT,Pr

,、TPr

,和TPr

,。对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（/不同；一定温度下的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。PRa

yy aa k)=i j ii jj ijy2a1

y2a2

y2a3

2yy1

aa k12

2yy2

i1j1aa1k2 3

2yy3

aa1k31

，其中，下标相同的相互作用参数有k ,k 和k ，其值应1；下标不同的相互作用参数有11 22 33k 和k ,k 和k ,k 和k 已作k k ,k k ,k k 处理)，通常它们值是如何得到？从12 21 23 32 31 12 12 21 23 32 31 12实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理。。c正丁烷的偏心因子 =0.193，临界压力P=3.797MPa则在T=0.7时的蒸汽压为crPsP1010.2435MPa。c五、图示题P-(a(b（c蒸汽d）e汽液共存（固液共存g(h、的等温线。超临界流体超临界流体PCGS/LV/LV三相线V/SV=、、的变化（可定性作出图上的等压线来说明。VVP=常数SP=常数GP=常数CPP=常数T=TbT=TbT=TbT=Tb六、证明题1. 由式2-29知，流体Boyle曲线是关于0的点的轨迹。证vdW流体BoyleP T曲线是abRTV22abVab20证明：

Z 1

PPV PPVP

RT

得PVV T

T由vdW方程得

TRT a RTV Vb V2

0V3整理得Boyle曲线abRTV22abVab20第3章均相封闭体系热力学原理及其应用一、是否题只适用于可逆过程（有体积功存在的封闭体系）MPMigP0（M是摩尔性质（错。当时，不恒时，才等于零）0纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，dGRTdlnf（错。应该是GGig0RTlnf P0

等）当P0时，f P（错。当P0时，f P1）因为

1 P RT

1，所以，

RT （错。从积分ln V dPP0

V 0RT 0

P PP0时，V

RT为任何值，都有1limV

RT 0P P

P0

TTB吉氏函数与逸度系数的关系是GT

Gig

T,P

RTln（G(TP)Gig,P1)RTlnf）由于偏离函数是两个等温状态的性质之差（错。因为：,PM

,P 2

1 MT,P2 2

M

T,P2

MT,P1 1

M

T,P1

M

T,P2

M

T,P1 0三、填空题状态方程)RT的偏离焓和偏离熵分别是 P

V

PRT R 和H H

T bT bP0 TP 0P PP PR V PR Rigig

；若要计算

0 S0

Rln 0

HT,2

HT,P0 P P T0 P

P P0

2 1 1S

,PS

PCig；其计算式分别是H

,PHT

,P2

1 1

P 2 2 1 1H

,PHig

H

,PHigT

HigT

HigT2 2 T

1 1 1 2 1 T 和bP2

bP12CigPT1

bPP2 2CigdTPT1S,P2

S1

,P1

ST,PSigT

,PST,PSigT,P

SigT,PSigT,P2 2 22

2 0 1 1 ig 11

1 0 2 0 1 0 ig 。22RlnP RlnP 2CP

RlnP 2CPdTP P0 0 T1

T P T1 T1TTeabdcS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. (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；饱和液体恒容加热；aaaePebbcddcVH解：第4章非均相封闭体系热力学一、是否题偏 摩 尔 体 积 的 定 义 可 表 示 为

V i n

。(错。因对于一i T,P,ni

i T,P,

xin个均相敞开系统，n是一个变数，即

)i T,P,n（错。的混合过则不等于零）对于理想溶液所有的超额性质均为零（MEMMis）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（4）

is（对。因

i

fixi

fi ）i i i Px Px P i i）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）因为E(或活度系数模型是温度和组成的函数，故理论上 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）f（对）混合物体系达到汽液平衡时，总是有

v l,i i

v fl,

v fi i

（错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）Lewis-RandallHenry（）、填空题填表偏摩尔性质(偏摩尔性质(M)i溶液性质(M)关系式(MxM)i ilnf xlnfi ilnfxlnf xii ilnilnlnxlnˆiilniGERTGERTxlnii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VV1

(1ax2

),V2

V(1bx2

)，其中V1，V

为纯组分的摩尔体积，a，b为常数，问2所提出的模型是否有问题？由Gibbs-Duhem方程得，ax2V2b，a,b不可能是常2xV11数，故提出的模型有问题；若模型改为V1

V(1ax2),V1 2

Vbx2，情况又如何？2 1由Gibbs-Duhem方程得，aV2b，故提出的模型有一定的合理性_。V1常温、常压条件下二元液相体系的溶剂组分的活度系数为ln1

2

x3（,是常2数，则溶质组分的活度系数表达式是ln2

3x2 1x3。1解： 由x1

dln1

xdln2

0，得x dln

x dln

x

1dx

dx 3x2dx2 2 2 2 2 1 1 12 2 2从x 此1

x积分，得dx xdx xx3lnln11lnln11x

32x01

1 1 1

2 1 1五、图示题下图中是二元体系的对称归一化的活度系数, 与组成的关系部分曲线，请补全两图1 2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2意；体系属于何种偏差。

~x；曲线两端点的含110正偏差10正偏差,1 1,1020 x 1 0 x 11 1解，以上虚线是根据活度系数的对称归一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（时相同）（1（21是轻组分（2y1（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）

x1

x。2在）的体系的汽液平衡中，若）是轻组分（）是重组分，若温度一定，x（6）11（对，因为x1

y 1）1下列汽液平衡关系是错误的PyvH

*

（组分采用不对称归一化，该式为正确）

i i i,Solvent i i有关，而与组成无关（理想体系的汽液平衡关系证明）1（对）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）逸度系数也有归一化问题（错）EOS＋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）、填空题说出下列汽液平衡关系适用的条件vl 无限制条；i iv

lx 无限制条；i i i iPyi

Psi

x 低压条件下的非理想液。ii2. 丙酮(1)(298.66KPx=y=0.79327.6，1 1已知此温度下的Ps95.39,Ps65.06kPa则vanLaar方程常数是1 20.587 0.717 )(已知vanLaar方程为GE)

A A xx12 2112RT A x121

A x212组成为x1=0.2，x2=0.8300K的二元液体的泡点组成y1的为(已知液相的GE75nn /(nn),Ps1866,Ps3733Pa) 0.334 。t 12 1 2 1 2若用EOS＋300K时的甲烷正戊烷体系的汽液平衡时，主要困难是Ps25.4MPa饱和蒸气压太高，不易简化（EOSγ法对