化工热力学课后答案

化工热力学课后谜底（填空、判断、画图）令狐采学第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a,&。在尚未达到平衡时，a,B两个相都是均相关闭体系；达到平衡时，贝皿，&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。）5封闭体系的1mol气体进行了某一过程，其体积总是变更着的，.可是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度辨别为T1和T2,则该过程的au」匕衣；同样，对初、终态压力相等的过程有T函」CpdT。（对。状态函数的变更仅决定于初、终态与途径无T关。）、填空题状态函数的特点是：状态函数的变更与途径无关，仅决定于初、终态封闭体系中，温度是T的1mol理想气体从（Pi，Vi）等温可逆地膨胀到（Pf，Vf），则所做的功为w=RTlnV/V）（以V暗示）或W=RTlnP/p）（以？暗示）。封闭体系中的1mol理想气体（已知j），按下列途径由T1、P1和V1可逆地变更至P2，则A等容过程的W=0'—1TPA等容过程的W=0△H=CgPB等温过程的W=—RTlnP，Q=RTlnP，展二0，^H=0MP第2章P-V-T关系和状态方程一、是否题纯物质由蒸汽酿成液体，必须经过冷凝的相变更过程。（错。可以通过超临界流体区。）当压力年夜于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也年夜于临界温度时，则是超临界流体。）

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。如温度年夜于Boyle温度时，Z>1。）纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不合而修改。（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。）纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变更值均年夜于零。（错。只有吉氏函数的变更是零。）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=一烦厂R》1匕RCigPc绝热过程的w=一烦厂R》1匕RCigP一1，Q=0，△R-RP一1△H=CigP"P1J_R_普适气体常数R=8.314MPacm3mol1K1=83.14barcm3mol1K1=8.314Jmol1K1=1.980calmol1K1。三、填空题1.表达纯物质的汽平衡的准则有Gsv（T）=Gsi（T）或0T,Vsv）=GT,Vsi）（吉氏函数）、dPL_^Hvap（Claperyon方程）、dTTAVvapVlvp（T,V）dV_PsV—Vsi）（Maxwell等面积规则）。它们能（能/不克Vsl

常它们值是如何获得？从实验数据拟合获得，在没有实验数据时，近似作零处理。正丁烷的偏心因子①=0.193，临界压力Pc=3.797MPa则在Tr=0.7时的蒸汽压为Ps=p10_E=0.2435MPao五、图示题试定性画出纯物质的PV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>Tc、T<Tc、T=Tc的等温线。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的变更（可定性作出MT图上的等压线来说明）。六、证明题1由式229知，流体的Boyle曲线是关于「玄］_0的点的轨迹。证明.Ep）tvdW流体的Boyle曲线是J一面A2_2abv+ab2=0证明:JdZ)由—3p证明:JdZ)由—3p)TRTV+fp]，T」=0T由vdW方程得整理得Boyle曲线第3章均相封闭体系热力学原理及其应用一、是否题热力学基本关系式dH=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，MT,P）_MigG"0（M是摩尔性质）。（错。当M=V时，不恒即是零，只有在T=TB时，才即是零）3纯物质逸度的完整界说是，在等温条件下，dG-RTdlnf。（错。应该是G-Gig-0RTln{f/P^等）4.那时P—0，f/PT3。（错。那时p—0，f；pt1）5.因为ln9-—P[v-匝协，那时Pt0，中-1，所以，V-RT-0。（错。RT"PJP0从积分式看，那时Pt0，V-牛为任何值，都有9-1；实际上，lim[V-匹]Pt°"PJT-Tb6.吉氏函数与逸度系数的关系是G（T,P*（T,P-1）-RTln9。（错G（T,P）-Gig（T,P-1）-RTlnf）

由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不成能用偏离函数来计算性质随着温度的变更。（错。因为：吧I'M«,P））］「］「］）=M（T,P）—Mig（T,PM（T,P）—Mig（T,PM+Mig（T,P）—Mig（T,PM222011102010填空题状态方程P（W—）=RT的偏离焓和偏离熵辨别是H一Hig=j「V—T3TJp」dP=s-S0g+RlnP=j「R-0__0dP=jP-PdP=0-Q；若要计算TOC\o"1-5"\h\zHT,P)—H一Hig=j「V—T3TJp」dP=s-S0g+RlnP=j「R-0__0dP=jP-PdP=0-Q；若要计算辨别是=H(T,P)—Hig(TH(T,P)—Hig(T1+Hig(T)—HigT122211121hT,p)—hT,p)T2T22211=bP2-bp+JCpgdT=~码-P]NJCpgdTTT和sT2,p)—stp1)=ST,P)—SigT,P1—ST,P)—SigT,P1+^SigT,P)—SigT,P222011102010=—RInP+RInP+jCP-dT=—RInP+jC-dTP0P0TP1TT1T1对混合物体系，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暗示在PV,lnPH,TS图上过热蒸汽等温冷凝为过冷液体；过冷液体等压加热成过热蒸汽；饱和蒸汽可逆绝热膨胀；饱和液体恒容加热；(e)在临界点进行的恒温膨胀.解：第4章非均相封闭体系热力学一、是否题

1.偏摩尔体积的界说可暗示为=的1.偏摩尔体积的界说可暗示为'＞气人,5i（理人,P,是i。（错。因对一个均相关闭系统，n是一个变数，即膈。气,,p&Lj丰°）对理想溶液，所有的混合过程性质变更均为零。（错。V，H，U，CP，CV的混合过程性质变更即是零，对S，G，A则不即是零）对理想溶液所有的逾额性质均为零。（对。因Me=M-Mis）体系混合过程的性质变更与该体系相应的逾额性质是相同的。（错。同于4）理想气体有f=P，而理想溶液有.j=%。（对。因人.f.isf.x.f.（pis=—i—=—i_L=_L=q）iPxiPxiP，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。总熵不即是原来两气体的熵之和）因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上y,与压力无关.（错。理论上是T，P，组成的函数。只有对高压下的液体，才近似为T和组成的函数）纯流体的汽液平衡准则为fV=flo（对）混合物体系达到汽液平衡时，总是有f=f-，fV=fl，f=fO（错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）理想溶液一定合适LewisRandall规则和Henry规则。（对。）、填空题1.填表偏摩尔性质（M）溶液性质（M）关系式(M=ZxM)iiinfx.)11—lnf.inf=£xinf:x"i"iiine.lneine=£xineiilnyiGe/rtGe/rt=Zxinyii2.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H="+籍死=匕（I+呷，其中V1，V2为纯组分的摩尔体积，a,b为常数，问所提出的模型是否有问题？由GibbsDuhem方程得，a一工b，a,b不成能是常数，故提出的模型有问题；若模型改气匕成V=V（i+办2）,V=V（1+bx2），情况又如何？由GibbsDuhem方程得，a一％b，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ln丫1=吒+"（a,3是常数），则溶质组分的活度系数表达式是2以+3polny2=——2——M-PX3。解：由xdlny1+x2dIny2=0，得从气=0。匕时y2=1）至任意的x1积分，得五、图示题下图中是二元体系的对称归一化的活度系数y1,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更的曲线；指出哪一条曲线是或y~x；曲线两端点的含意；体系属于何种,2110*，y210*，y2yi，y2虚线是根据哽系数的对称归一化和不合毛病称归一化条解，以上件而获得的。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成能相同。（错，在共沸点时相同）在（1）（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则v八，v<x。（错，若系统存在共沸点，就可以呈711722现相反的情况）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，随着七的增年夜而增年夜。（错，理由同6）纯物质的汽液平衡常数K即是1。（对，因为气=v广1）下列汽液平衡关系是毛病的0中=H丫以。（错，若i组分采取iii,Solventii不合毛病称归一化，该式为正确）对理想体系，汽液平衡常数Ki（二yi/xi），只与T、P有关，而与组成无关。（对，可以从理想体系的汽液平衡关系证明）对负偏差体系，液相的活度系数总是小于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+y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/,=//无限制条件;ii©vy=(pix无限制条件；iiiiPy=册x.高压条件下的非理想液相。丙酮⑴甲醇⑵二元体系在98.66KPa时，恒沸组成x1=y1=0.796，恒沸温度为327.6K，已知此温度下的Ps=9539Ps=6506kPa则vanLaar方程常数是1.,2^A12=0.587，A21=0.717(已知vanLaar方程为GeA]2A21X(已知vanLaar方程为GeA]2A21X]x2)1.组成为x1=0.2，x2=0.8，温度为300K的二元液体的泡点组成y1的为(已知液相的ge=75nn/(n+n),Ps=1866,Ps=3733Pa)t1212120.334若用EOS+y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，不容易1简化；(EOS+Y法对高压体系需矫正)。EOS法例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，通常如何获得相互作用参数的值？—从混合物的实CiCiCiij验数据拟合获得。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Ai,Bi,Ci;Rackett方程常数。，8;能量参数（人—人）（八j=1,2,n）,Wilson方程的能量参数是如何获得的？能从混合物的有关数据（如相平衡）获得。五、图示题1描述下列二元t-x-y图中的变更过程A一B一C一D:这是一个等压定（总）组成的降温过程。A处于汽相区，降温到B点时，即为露点，开始有液滴冷凝，随着温度的继续下降，产生的液相量增加，而汽相量减少，当达到C点，即泡点时，汽相消失，此时，液相的组成与原始汽相组成相同。继续降温达到D点。描述下列二元P-X-y图中的变更过程A-B-C-D:这是一等温等压的变组成过程。从A到B，是液相中轻组分1的含量增加，B点为泡点，即开始有汽泡呈现。B至C的过程中，系统中的轻组分增加，汽相相对液相的量也在不竭的增加，C点为露点，C点到D点是汽相中轻组分的含量不竭增加。后常数1.将下列Txy图的变更过程A—B—C—D—E和Pxy图上的变更过程F—G—H—I—J暗示在PT图（组成=0.4）上。不及）推广到其它类型的相平衡。2Lydersen、Pitzer、LeeKesler和Teja的三参数对应态原理的三个参数辨别为t,P,Z、T,P,①、T,Pq和T,P,①。—rrc―rr—rr―rr3.对纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不合）；一定温度下的泡点与露点，在P-T图上是重叠的（重叠/分隔），而在PV图上是分隔的（重叠/分隔），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