化工热力学考试复习题

PAGEPAGE1化工热力学标准化作业一一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）1、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。2、当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。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。4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。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。6、纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零，7、气体混合物的virial系数，如B、C…，是温度的函数。8*、virial方程和RK方程既可以应用于汽相，又可以用于液相。9*、在virial方程中，virial系数反映了分子间的相互作用。10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。二、填空题1、T温度下的过热纯蒸气的压力p_____ps(T)。2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_____（吉氏函数）、__________（Claperyon方程）。它们（能/不能）推广到其它类型的相相平衡。3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为___________、__________。4、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是______的（相同／不同）；一定温度下的泡点与露点，在p-T图上是______的（重叠／分开），而在p-Ｖ图上是______的（重叠／分开）；泡点的轨迹称为___________，露点的轨迹称为___________，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为___________；纯物质汽液平衡时，压力称为______，温度称为______。5、正丁烷的偏心因子ω=0.193，临界压力pc=3.797MPa时，则在Tr=0.7时的蒸汽压为___________MPa。6*、状态方程通常分为三类，分别是__________，__________，__________。7*、在状态方程的分类中，RK方程属于__________，virial方程属于__________。8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的，vdW方程的形式是p=RT/(V－b)－a/V2，RK方程的形式为____________________。三、计算题1、将1mol甲烷压缩贮于容积为0.125m3，温度为323.16K的钢瓶内，问此甲烷产生的压力有多大？分别用（1）理想气体状态方程；（2）RK方程计算。已知甲烷的临界参数为Tc=190.6K，pc=4.60MPa。RK方程中a=0.42748R2Tc2.5/pc，b=0.08664RTc/pc解：6、在50℃、60.97MPa时由0.401(摩尔分率)的氮气和0.599(摩尔分率)的乙烯组成混合气体，试用下列4种方法计算混合气体的摩尔体积。已知实验数据求出的。(1)理想气体方程；(2)Amagat定律和普遍化压缩因子图；(3)虚拟临界常数法(Kay规则)；(4)截至第II项的Virial方程。解：7、试估算氨在293K下蒸发前后体积的变化量。已知：氨在293K下的蒸气压为。解：8、估算150℃时乙硫醇的液体摩尔体积。已知实验值为。乙硫醇的物性为、、，。20℃时乙硫醇的饱和液体密度为。解：9、已知正常流体的饱和燕气压可以用经验方程：表示，其中p的单位为MPa，T的单位是K，试推导出该流体偏心因子表达式。化工热力学标准化作业二一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）1、热力学基本关系式dH=TdS+Vdp只适用于可逆过程。2、当压力趋于零时，M(T,p)-Mig(T,p)≡0（M是摩尔容量性质）。3、纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，dG=RTdlnf。4、当p→0时，f/p→∞。5、吉氏函数与逸度系数的关系是G(T,p)－Gig(T,p=1)=RTlnφ。6、对于一均相系统，等于Ｒ。二、填空题1、一气体符合p(V-b)=RT的状态方程从V1等温可逆膨胀到V2，则系统的ΔS为_____。2、理想气体状态的逸度系数等于_____。3、以吉布斯函数表示的汽液平衡准则是__________。4、以逸度表示的纯物质的汽液平衡准则是__________。5、以逸度系数表示的纯物质的汽液平衡准则是__________。三、计算题1、压力是3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的容器中，需要导出多少热量方可使一半的蒸汽冷凝（可忽视液体水的体积）？已知水的性质表。解：2、(1)分别用PR方程和三参效对应状态原理计算，312K的丙烷饱和蒸气的逸度；(2)分别用PR方程和三参数对应态原理计算312K、7MPa丙烷的逸度；(3)从饱和气相的逸度计算312K、7MPa丙烷的逸度。设在1～7MPa的压力范围内液体丙烷的比容为，且为常数。解：3、试用普遍化方法计算丙烷气体从378K、0.507MPa的初态变化到463K、2.535MPa的终态时过程的和值。已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为：，式中T用K表示，表示。解：4、试用Virial方程截断式(1-39)推导出描述某气体的、与的表达式。解：5、选择合适的普遍化关联方法计算1kmol丁二烯-1,3从2.53MPa，127℃压缩到12.67MPa、227℃时的、和。已知：丁二烯-1,3的、、,，理想气体的等压热容解：化工热力学标准化作业三一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）1、偏摩尔体积的定义可表示为。2、对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。3、对于理想溶液所有的超额性质均为零。答：4、系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。5、理想气体有f=p，而理想溶液有。6、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，总内能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。7、因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上与压力无关。8、纯流体的汽液平衡准则为。9、混合物系统达到汽液平衡时，总是有，，。10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。4-10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。11、符合Lewis-Randall规则的溶液称为理想稀溶液。12、符合Henry规则的溶液称为理想溶液。二、填空题1、已知某二元系统的则对称归一化的活度系数是____________。2、由混合物的逸度的表达式知，的状态为系统温度、p=_____的纯组分i的理想气体状态。3、常温、常压下二元液相系统的溶剂组分的活度系数为（α，β是常数），则溶质组分的活度系数表达式是_________________。4*、偏摩尔性质的定义式为___________，其含义为_____________________________。5、若溶液性质(M)为lnf，则其偏摩尔性质()为______，二者间的关系式为_______________________。6、若溶液性质(M)为lnΦ，则其偏摩尔性质()为______，二者间的关系式为_______________________。7、若溶液性质(M)为GE/RT，则其偏摩尔性质()为______，二者间的关系式为_______________________。8、超额性质的定义是___________________________________。9、当M=V，U，H，Cv，Cp时，△Mig=_____。10、当M=S时，△Mig=_________________。11、当M=A，G时，△Mig=_________________。12、在温度、压力一定时，二元混合物的偏摩尔性质可以用摩尔性质来表达，分别是=_________________；=_________________。三、计算题1、298.15K，若干NaCl（B）溶解于1kg水（A）中形成的溶液的总体积的关系为Vt=1001.38+16.625nB+1.773nB3/2+0.119nB2(cm3)。求nB=0.5mol时，水和NaCl的偏摩尔体积。解：2、常压下的三元气体混合物的，求等摩尔混合物的。解：3、三元混合物的各组分的摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。解：4、采用合适的方法和合理的假设计算下列甲醇(1)－水(2)系统的组分逸度（a）p=10325Pa，T=81.48℃，y1=0.582的汽相；（b）p=10325Pa，T=81.48℃，x1=0.2的液相。已知Antoine方程lnps=A－B/(C+T)，甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=－40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=－45.47。液相符合Wilson方程，其模型参数是Λ12=0.43738，Λ21=解：5、采用合适的方法和合理的假设计算p=16.39kPa，T=308.15K时下列甲醇(1)－水(2)系统的组分逸度（a）y1=0.7559的气体混合物；（b）x1=0.3603的液体混合物。已知Antoine方程lnps=A－B/(C+T)，甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=－40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=－45.47。液相符合Wilson方程，其模型参数是Λ12=0.43738，Λ21=1.11598。解：6、已知环己烷(1)-苯(2)系统在40℃时的超额吉氏函数是GE/RT=0.458x1x2和p1s=24.6，p2s=24.3kPa，求γ1，γ2，，。解：7、在T、P为常数时，曾有人推荐用下面一对方程来表示二元系偏摩尔体积数据：式中：a、b只是温度和压力的函数，试问从热力学角度考虑，上述方程是否合理？解：8、在293.2K，0.1013MPa时，乙醇(1)-水(2)所形成的溶液，其体积可以用下式表示：将乙醇和水的偏摩尔体积表示为浓度x2的函数，纯乙醇，纯水的摩尔体积和无限稀释下两者的体积。解：9、某二元溶液的过量Gibbs函数模型为GE/RT=Ax1x2,其中A仅为温度的函数，试求(1)基于Lewis－Randall规则的活度系数模型；(2)溶液的组分逸度模型；(3)lnfL模型。解：化工热力学标准化作业四一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）1*、一个由N个组分组成的汽液两相系统，在一定的温度、压力下达到平衡，则该两相平衡系统的基本的强度性质变量为N个。2、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。3、能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。4*、Gibbs-Duhem方程是混合物中各组分的偏摩尔性质的约束关系，不仅能检验偏摩尔性质的模型，而且，在相平衡数据的检验和推算中也有很重要的作用。5*、混合物的相变过程与纯物质的情形有所不同，如在等压条件下，混合物的相变过程一般是变温过程，而纯物质是等温过程。6、在二组分汽液两相平衡系统中，若真实系统偏离理想系统的程序较大，以致于在泡点线上产生极值点，称为沸腾点。二、填空题1、二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的温度和压力下，组分1的逸度系数等于0.9381，组分2的逸度系数等于0.8812，则此时混合物的逸度系数为______。2、关系式适用的条件是______________________________。3、关系式适用的条件是___________________________________。4、关系式适用的条件是___________________________________。5、汽液平衡数据的一致性检验的方法一般有两种，即_______________和_______________。化工热力学标准化作业五一、填空题1、在敞开系统中，根据能量守恒原理，进入系统的能量=离开系统的能量+__________。2、系统与环境交换的总功包括轴功和_____。流动功。3、轴功是指_____________________________________________；流动功是指________________________________________。4、熵增原理的内容是__________________________________________________。5、稳定流动状态指的是__________________________________________________。二、计算题1、某厂有一输送92℃热水的管道，由于保温不良，致使用时水温下降至67℃，试求水温降低过程的热损失与损耗功。设环境温度为25℃，已知水的定压热