2－17．试分别用（1）van der Waals 方程；（2）RK 方程；（3）RKS 方程计算273.15K 时将CO 2压缩到体积为550.11
3
mol cm -?所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解：从附录三中查得CO 2的临界参数为：c T ＝304.19K ，c p ＝7.382MPa ，ω＝0.228 （1） van der Waals 方程2V
a
b V RT p --=
()()236
2
2
22mol m Pa 3655.010
382.76419.304314.82764/27-??????=＝＝c c
p T R a 1356
mol m 10282.410
382.7819
.304314.88/--??=???=
=c c p RT b 则()
MPa 269.3Pa 10269.3101.5503655
.01082.42101.55015.273314.862
6
662＝＝－－＝?????--=
---V a b V RT p 误差％＝
％％＝79.5100090
.3269
.3090.3-?-
（2） RK 方程)
(5
.0b V V T a
b V RT p +--=
()()2-0.566
5
.22
5
.22
mol K m Pa 4599.610
382.719.304314.842748.0/42748.0??????=＝＝c c
p T
R a 1356
mol m 10968.210
382.719
.304314.808664.0/08664.0--?????=＝＝
c c p RT b ()()MPa
138.3Pa 10138.31068.291.550101.55015.2734599
.61068.29101.55015.273314.8)
(66
65.0665
.0＝＝＋－－＝????????+--=
----b V V T a
b V RT p 误差％＝
％％＝55.1100090
.3138
.3090.3-?- （3） RKS 方程()()
b V V T a b V RT p +--=
()()()T p T R T a T a c c αα?=?=/4278.022 []
2
5.0)1(1)(r T m T -+=α
而，()8297.0228.0176.0228.0574.1480.0176.0574.1480.02
2＝－＝??+-+=ωωm
则，[]
089.119.30415.27318297.01)1(1)(2
5
.025
.0＝＝???
????????? ????? ??-?+-+=r T m T α
()()()()()1
36
2
2
2
2mol m a 40335.0089
.110382.719.304314.842748.0/42748.0-???????=?=P T p T R T a T a c c
＝＝αα1
356
mol m 10968.210
382.719.304314.808664.0/08664.0--?????=＝＝
c c p RT b ()()()MPa
099.3Pa 10099.31068.291.550101.55040335
.01068.29101.55015.273314.866
666＝＝＋－
－＝???????+--=
----b V V T a b V RT p 误差％＝
％％＝291.0100090
.3099
.3090.3-?-
比较几种方程的计算结果，可见，van der Waals 方程的计算误差最大，RKS 方程的计算精度最好。RK 方程的计算精度还可以。
2－28．试分别用下述方法计算CO 2（1）和丙烷（2）以3.5：6.5的摩尔比混合的混合物在400K 和13.78MPa 下的摩尔体积。
（1）RK 方程，采用Prausnitz 建议的混合规则（令ij k ＝0.1） （2）Pitzer 的普遍化压缩因子关系数。 解：（1）RK 方程
由附录三查得CO 2（1）和丙烷（2）的临界参数值，并把这些值代入方程（2－48a ）～（2－48e ）以及（2－13a ）、（2－13b ）进行计算，得出的结果如下： ij ij c T /K
cij p / MPa
)kmol (m /-13?ij c V cij Z
ij ω
11 304.2 7.382 0.0940 0.274 0.228 22 369.8 4.248 0.2000 0.277 0.152 12 335.4
5.472
0.1404
0.2755
0.190
并且
组元
)mol K m Pa /(-20.56???a
)
mol m /(-13?b
CO 2（1） 6.460 2.968×10-5 C 3H 8（2） 18.29 6.271×10-5 12
11.12
由（2－51a ）和（2－51b ）得：
2
-0.5
622222
212211121mol
K
m Pa 58.1329
.1865.012.1165.035.02460.635.02????+???+?++=＝＝a y a y y a y a M
()
-135552211mol m 10115.510271.665.010968.235.0????+??+=---＝＝b y b y b M
()()
8460.0400314.81078.1358.135
.226
5.22＝＝???=T R p a A M 2119.0400
314.81078.1310115.56
5＝＝????=-RT p b B M
按照式（2-16a ）???
??+--??? ??+--=
h h h h h B A h Z 1992.311111＝ （A ） 和式（2－16b ） Z
Z B V b h m 2119
.0=
==
（B ） 联立求解方程（A ）、）（B ）进行迭代计算得： 迭代次数 Z h 0 1 0.2119 1 0.5709 0.3712 2 0.5096 0.4158 3 0.5394 0.3928 4 0. 5211 0.4066 5 0.5313 0.3988 6 0.5252 0.4035 7 0.5287
0.4008
因此：Z ＝0.5287，h ＝0.4008 混合物得摩尔体积为：1
346mol m 10276.110
78.13400314.85287.0--??=???==
p ZRT V （2）Pitzer 的普遍化压缩因子关系式 求出混合物的虚拟临界常数：
K 8.3468.36965.02.30435.02211=?+?=+=c c pc T y T y T MPa 345.5248.465.0382.735.02211=?+?=+=c c pc p y p y p 15.18
.346400
===
pc pr T T T
58.2345
.578.13===
pc pr p p p 查图2－9和2－10得：()
480.00=Z
,()025.01=Z
179.0152.065.0228.035.02211=?+?=+=ωωωy y
则： 4845.0025.0179.048.0)1()
0(=?+=+=Z Z
Z ω
()
1366mol m 1093.11610
78.13400
314.84845.0--??=???==
p ZRT V
3－11. 试计算93℃、2.026MPa 条件下，1mol 乙烷的体积、焓、熵和内能。设0.1013MPa ，－18℃时乙烷的焓、熵为零。已知乙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容
()1
2
63K mol J 10358.7310304.239083.10---???-?+=T T C ig p 。
解：初态的温度K 15.2551815.2731=-=T ，末态温度为：K 15.3669315.2732=+=T
先计算从初态到末态的热力学性质变化，计算路径为：
（1）计算剩余性质
乙烷的临界参数为：c T ＝305.32K ，c p ＝4.872MPa ， ω＝0.099
初态压力为常压，0,011==R R S H
末态：1992.132.30515.3662==
r T ，4158.0872
.4026
.22==r p
根据图2-11，应该使用普遍化的第二维里系数计算。
()
2326
.01992.1422
.0083.0422.0083.06
.16
.1)0(-=-
=-
=r
T B
()
05880.01992.1172
.0139.0172.0139.02
.42.4)1(=-=-
=r T B ()4209.01992.1675
.0675.0d d 6
.26.2)0(===r r T T B ()
2807.01992.1722
.0722.0d d 2
.52.5)1(===r r T T B 由式（3－78）得：
2652
.02807.01992.10588.0099.04209.01992
.12126.04158.0d d d d )1()1()0()0(-=???
?????? ??-+--=?????????? ??-+-=r r r r
r R
T B T B T B T B p RT H ω
-1mol J 30.80715.366314.82652.0?-=??-=R H
由式（3－79）得：
ig ig S H ??,
S H ??,
R R S
H 2
2
366.15K,2.026MPa
理想气体 理想气体
R
R S H 11--
366.15K,2.026MPa
255.15K,0.1013MPa
255.15K,0.1013MPa
1866.0)2807.0099.04209.0(4158.0d d d d )1()0(-=?+-=??????+-=r r
r R T B T B p R S ω -1-1K mol J 5511.1314.81866.0??-=?-=R
S
（2）计算理想气体的焓变和熵变
()
()()()
1
-3
1326212231215
.36615
.255263
mol J 77.85763
10358.73210304.23983.10d 10358.7310
304.23983.10d 2
1
?=-?--??+-?=?-?+==?----?
?T T T T T T T
T T T
C H T T ig p ig ()1-1-15.36615.25526315.36615.25521
K mol J 7386.2d 10358.7310304.239083.10026.21013.0ln
314.8d ln ??=?-?++=+=?+?=???--T
T
T T T
T
C p p R S S S ig
p ig p
ig
T ig
（3）计算末态的体积
由式（2－30）和（2－31）得：
(
)()9214.01992.14158
.005880.0099.02326.0111)1()0(2=??+-+=???
? ?
??++=+
=r
r
T p B B RT
Bp
Z ω()
1
336
222mol m 10384.110
026.215.366314.89214.0--??=???==
p RT Z V 因此：
()
1
21112mol J 47.776930.80777.857600-?=-++=+?+-=?+=R
ig R H H H H H H H
()
1
121112K mol J 2175.15511.17686.200--??=-++=+?+-=?+=R
ig R S S S S S S S
(
)
1
3
62222mol
J 5.496510384.110026.247.7769--?=???-=-=V p H U
4-1 设有一台锅炉，水流入锅炉是之焓为62.7kJ ·kg -1，蒸汽流出时的焓为2717 kJ ·kg -1，锅炉的效率为70％，每千克煤可发生29260kJ 的热量，锅炉蒸发量为4.5t ·h -1，试计算每小时的煤消耗量。
状态 p/MPa t/℃ U/m ·s -1
H/(kJ ·kg -1) 进口 水 0.196 70 2 292.98 出口
蒸汽
0.0981
105
200
2683.8
解：锅炉中的水处于稳态流动过程，可由稳态流动体系能量衡算方程：
Q W Z g u H s +=?+?+
?2
2
1 体系与环境间没有功的交换：0=s W ，并忽 动能和位能的变化， 所以： Q H =?
设需要煤mkg ，则有：%7029260)7.622717(105.43?=-?m
解得：kg m 2.583=
4-3 1 kg 的水在1×105 Pa 的恒压下可逆加热到沸点，并在沸点下完全蒸发。试问加给水的热量有多少可能转变为功？环境温度为293 K 。
解：查水蒸气表可得始态1对应的焓和熵为：H 1＝83.93kJ/kg, S 1=0.2962kJ/kg.K 末态2对应的焓和熵为：H 2＝2675.9kJ/kg, S 2=7.3609kJ/kg.K )/(0.259293.839.267512kg kJ H H Q =-=-=
)/(0.522)2962.03609.7(15.2930.25920kg kJ S T H W sys id =-?-=?-?=
4-4如果上题中所需热量来自温度为533 K 的炉子，此加热过程的总熵变为多少？由于过程的不可逆性损失了多少功？ 解：此时系统的熵变不变
)./(0647.7K kg kJ S sys =?
炉子的熵变为
)./(86.4533
.2592K kg kJ T H T Q S sur -=-=?-==
? )./(205.286.40647.7K kg kJ S t =-=? )/(0.646205.215.2930kg kJ S T W t l =?=?=
4-6 试求在恒压下将2kg 90℃的液态水和3kg 10℃的液态水绝热混合过程所引起的总熵变。(为简化起见，将水的热容取作常数，1
14184--?=K kg J C p )。
解：90℃的液态水的放热量等于10℃的液态水的吸热量
对于等压过程：?
=?=2
1
T T CpdT H Q
设混合后水的温度为T 3，所以：)()(122321T T C m T T C m p p -=- 代入已知得：)283(3)363(233-=-?T T 解得：K T 5.3153=
90℃的液态水的熵变：?==?3
1
1
31
1ln 2T T p T T C dT T Cp
m S 186.1186363
315
ln
41842-?-=?=K J 10℃的液态水的熵变：同理可得12
3
264.1344ln 3-?==?K J T T C S p 总熵变：1218.157-?=?+?=?K J S S S t
4-19 蒸汽压缩制冷装置采用氟里昂（R －12）作制冷剂，冷凝温度30℃，蒸发温度-20℃，节流膨胀前液体制冷剂的温度为25℃，蒸发器出口处蒸气的过热温度为5℃，制冷剂循环量为100kg ·h -1。试求：（1）该制冷装置的制冷能力和制冷系数；（2）在相同温度条件下逆向卡诺循环的制冷系数。 解：该过程在P －H 图上表示如下
由-20℃的饱和蒸汽压线与-15℃的等温线交叉点确定1点的焓熵值，1
1345-?=kg kJ H 1－2的过程为等熵过程，由过1点的等熵线与30℃的等压线的交点确定2点
12376-?=kg kJ H
由30℃等压线与25℃的等温线确定点4，查得焓值：1
4225-?=kg kJ H （1） 单位制冷量：1
410120225345-?=-=-=kg kJ H H q ；
（2） 制冷能力：10012000
120100-?=?==kg kJ mq Q ； （3） 压缩机单位质量耗功：11231345376-?=-=-=kg kJ H H W s ； （4） 制冷系数：87.331
120
0===
s W q ε； （5） 逆向卡诺循环制冷系数：06.5253
303253
=-=-=
L H L C T T T ε
5-10 某二组元液体混合物在恒定T 及p 下的焓可用下式表示：
）（2121211025450300x x x x x x H +++= 式中H 单位为1mol J -?。试确定在该温度、压力状态下
（1）用1x 表示的1H 和2H ； （2）纯组分焓1H 和2H 的数值；
（3）无限稀释下液体的偏摩尔焓∞1H 和∞
2H 的数值。
解：（1）已知 )1025(450300212121x x x x x x H +++= （A ） 由于 211x x -= 故 )1025(450300212121x x x x x x H +++=
)]1(1025)[1()1(450300111111x x x x x x -+-+-+= 3
12
11155140450x x x -+-= （B ） 根据 P T x H x H H ???-+=))(
1(11P T x H
x H H ???-=)(1
12 其中
211.1
4510140)(
x x x H
P T -+-=?? 则：)4510140)(1(1551404502
1113
12
111x x x x x x H -+--+-+-= 3
12
11305010310x x x +-+= （C ）
)4510140(1551404502111312112x x x x x x H -+---+-=3
1
21305450x x +-= (D) (2) 将11=x 及01=x 分别代入式（B ），得纯组元的焓1H 和2H 11m ol J 300-?=H 12m ol J 450-?=H
（3）∞1H 和∞
2H 是指在01=x 及11=x 时的1H 和2H 的极限值。
将01=x 代入式（C ）中得 11m ol J 310-∞?=H
将11=x 代入式（D ）中得 12m ol J 475-∞?=H
5-11 在303K 、105Pa 下，苯（1）和环己烷（2）的液体混合物的摩尔体积V 和苯的
摩尔分数1x 的关系如下：2
1
164.28.164.109x x V --=1
3
-?mol cm 试导出1V 和2V 和V Δ的表达式。
解：根据摩尔性质与偏摩尔性质间的关系，即
111)
1(dx dV x V V -+= 1
12dx dV
x V V -= 已知21164.28.164.109x x V --=
得
1128.58.16x dx dV --= 将V 及
1
dx dV
代入1V 和2V 的表达式中 得 211164.228.56.92x x V +-=（A ） 21264.24.109x V +=（B ）
由式（A ） 当11→x 时，得96.891=V 由式（B ） 当01→x 时，得4.1092=V
根据 ∑-=
?)(i
i
i
V V x V 则 )()(22211
1V V x V V
x V -+-=?
)4.10964.24.109)(1()96.8964.228.56.92(2
112
111-+-+-+-=x x x x x 31213
12
1164.264.264.228.564.2x x x x x -++-=2
1164.264.2x x -= )1(64.211x x -=2164.2x x =
5-14，试估算1-丁烯蒸气在K 478、Pa 6
1088.6?时的逸度。
解：查附录三得1-丁烯的临界参数 K T c 5.419= M P a P c 02.4= 187.0=ω 则对比温度对比压力为 139.15.419478
===
c r T T T 711.102
.488.6===c r P P P 参照图2-9普遍化关系适用范围图，r T 、r P 点落在分界线下方，适用于普遍化逸度系
数图。查图5-3～图5-6得： 700.0)
0(=i
φ 091.1)1(=i φ 据 )1()0(ln ln ln i i i φωφφ+=
3404.0091.1ln 187.0700.0ln ln -=+=i φ 7115.0=i φ
Pa P f i i 6610895.47115.01088.6?=??==φ
5-15，在25℃、2MPa 条件下，由组元1和组元2组成的二元液体混合物中，组元1的逸度
1f 由下式给出 3
1
2111485x x x f +-= 式中，1x 是组元1的摩尔分数，1f
的单位为MPa 。在上述T 和P 下，试计算：
（1）纯组元1的逸度1f ；（2）纯组元1的逸度系数；组元1的亨利常数1k ； （3）作为1x 函数的活度系数1r 的表达式（组元1以Lewis —Randall 规则为标准态）。
解：在25℃、2Mpa 时， 3
1
2111485x x x f +-= （1）在给定的温度压力下， 当11=x 时 11=f MPa （2）根据定义 5.02
1
11===
P f φ （3）根据 i i i x k x f i =→?lim 0 得5485lim ?lim 131211011
0111=+-==→→x x x x x f k x x MPa
（4）1
11
1?f x f r = 21113121114851485x x x x x x r +-=?+-=∴
5-20 对于二元液体溶液，其各组元在化学上没有太大的区别，并且具有相差不大的分子体积时，其超额自由焓在定温定压条件下能够表示成为组成的函数21x x RT G E A = 式中A 与x 无关，其标准态以Lewis-Randall 规则为基础。试导出作为组成函数的1ln γ和
2ln γ的表达式。
解：对组元1， 已知 21x Ax RT G E = 其中n n x 11=、 n n x 22= n
n An RT nG E 2
1=∴
根据 2,,1
1])
/([ln n P T E n RT nG ??=γ
则 )1()1(])/([
ln 1221211212n
n n n A n n
n An n n n An n -=-=??=γ 或 2
2121)1(ln Ax x Ax =-=γ同理，对组元2 ，2
12ln Ax =γ
5-21 在470K 、4MPa 下两气体混合物的逸度系数可用下式表示：)1(ln 221y y y +=φ 式中1y 、2y 为组元1和组元2的摩尔分率，试求1?f 及2?f 的表达式，并求出当5.021==y y 时1?f 、2
?f 各为多少？ 解：3
22222222221)1()1()1()1(ln y y y y y y y y y y -=-=+-=+=φ
i
φ?ln 是φln 的偏摩尔量，根据截距法公式得 322223222
212)31(ln ln ?ln y y y y y dy d y =---=-=φφφ 3
221
?y e =φ 111??φP y f = 321114?y e y f =∴
同理 3
2
222223222
2
2231)31)(1(ln )1(ln ?ln y y y y y y dy d y +-=--+-=-+=φφφ )231(23222?y y e +-=∴φ )231(2
232224?y y e y f +-= 当5.021==y y 时：ΜPαf 568.2?1= M P a f 297.3?2
= 同理，对组元2 ，212ln Ax =γ
5-21 在470K 、4MPa 下两气体混合物的逸度系数可用下式表示：)1(ln 221y y y +=φ 式中1y 、2y 为组元1和组元2的摩尔分率，试求1?f 及2?f 的表达式，并求出当5.021==y y 时1?f 、2
?f 各为多少？ 解：3
2
2222222221)1()1()1()1(ln y y y y y y y y y y -=-=+-=+=φ i
φ?ln 是φln 的偏摩尔量，根据截距法公式得 322223222
212)31(ln ln ?ln y y y y y dy d y =---=-=φφφ 3
221
?y e =φ 111??φP y f = 3
211
14?y e y f =∴ 同理 3
2
222223222
2
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232224?y y e y f +-= 当5.021==y y 时：ΜPαf 568.2?1= M P a f 297.3?2
=
一．选择题(每题2分,共10分) 1、纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅就是温度的函数 B 就是T 与P 的函数 C 就是T 与V 的函数 D 就是任何两强度性质的函数 2、T 温度下的过冷纯液体的压力P (A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3、 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0、3,在一定的T,P 下,8812.0?,9381.0?21==?? ,则此时混合物的逸度系数为 。(C) A 0、9097 B 0、89827 C 0、8979 D 0、9092 4、 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程,装置所产生的功为24kJ,则流体的熵变( A ) A 、大于零 B 、小于零 C 、等于零 D 、可正可负 5、 Henry 规则( C ) A 仅适用于溶剂组分 B 仅适用于溶质组分 C 适用于稀溶液的溶质组分 D 阶段适用于稀溶液的溶剂 二、填空题(每题2分,共10分) 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃,其等压平均热容为75、31J/mol,则此过程的焓变为 (1882、75)J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C ),按下列途径由T 1、P 1与V 1可逆地变化至P 2,则, 等温过程的 W =21ln P P RT -,Q =21ln P P RT ,U = 0 ,H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0、193,临界压力为p c ＝3、797MPa,则在Tr ＝0、7时的蒸汽压为 ( 0、2435 )MPa 。 4. 温度为T 的热源与温度为T0的环境之间进行变温热量传递,其等于热容为Cp,则ExQ 的 计算式为(00(1)T xQ p T T E C dT T =-? )。 5. 指出下列物系的自由度数目,(1)水的三相点 0 ,(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡 状态 1 三、简答题:(共30分) 1. 填表(6分)
化工热力学答案_课后总习题答案详解 第二章习题解答 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 【参考答案】：流体p-V-T 关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT 关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T ，P ，V 等）计算不可测的热力学性质（H ，S ，G ，等）。只要有了p-V-T 关系加上理想气体的id p C ，可以解决化工热力学的大多数问题。 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。 【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。 2）临界点C 的数学特征： 3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线； 4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。 5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。 6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。 7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 【参考答案】：气体只有在低于T c 条件下才能被液化。 2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素？ 【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T 、p 有关，而且与每个气体的临界特性有 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?
关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。 2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？ 【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。 偏心因子不可以直接测量。偏心因子ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 2-6 什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有哪些类型？ 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a ，b ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT 性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）以两项virial 方程表示的普遍化第二virial 系数关系式(普遍化virial 系数法) 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的 r T 和r p 下，具有相同ω值的所有 流体具有相同的压缩因子Z ，因此它们偏离理想气体的程度相同，即),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下，不同气体的对比摩尔体积r V （或压缩因子z ） 是近似相等的，即(,) r r Z T P =。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 【参考答案】： 由于范德华方程（vdW 方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW 方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的p-V-T 关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，如修正Rackett 方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。 2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？ 【参考答案】：对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如Tr ，
化学化工学院《化工热力学》课程考试试题（A 卷） 2013-2014学年 第一学期 班级 时量120分钟 总分100分 考试形式：闭卷 一、填空题（24分，每空1.5分） 1、写出热力学基本方程式dU= ；dA = 。 2、几个重要的定义公式： A= ； H= ；G=__________。 3、对理想溶液，ΔH=_______，ΔS=________。 4、热力学第一定律的公式表述（用微分形式）： 。 5、等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________+0ln 11=γd x 。 6、化工热力学研究的主要方法包括： 、 、 。 7、以压缩因子表示的三参数对应态原理的关系式： 。 8、朗肯循环的改进的方法： 、 、 。 二、选择题（每个2分，共22分，每题只一个选择项是正确答案） 1、纯物质的第二virial 系数（ ） A 、仅是温度的函数 B 、是温度和压力的函数 C 、 是温度和体积的函数 D 、是任何两强度性质的函数 2、泡点的轨迹称为（ ） A 、饱和汽相线 B 、汽液共存线 C 、饱和液相线 3、等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随A 浓度的减小而减小，则B 的偏摩尔体积将随A 浓度的减小而（ ） A 、增加 B 、减小 C 、不变 D 、不一定 4、关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 （ ） A 、活度是相对逸度，校正浓度，有效浓度； B 、理想溶液活度等于其浓度。 C 、活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。 D 、γi 是G E /RT 的偏摩尔量。 5、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。 为混合物的逸度）） （； ； ； Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２ Ｌ１Ｖ２１２２f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V (????).(????)(????).(=======11 6、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ ） A 、纯物质无偏摩尔量。 B 、T 与P 一定，偏摩尔性质就一定。
华东理工大学20 -20 学年第 学期 《化工热力学》课程模拟考试试卷 A (答案) 开课学院：化工学院，专业：化学工程与工艺 考试形式：闭卷，所需时间： 120分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师： 1．当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 ( × ) 2．纯物质的三相点随着所处压力的不同而改变。 ( × ) 3．用一个相当精确的状态方程，就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。 ( × ) 4．气体混合物的V irial 系数，如B ，C ，…，是温度和组成的函数。 ( √ ) 5．在一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。( √ ) 6．对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。 ( × ) 7．在二元系统的汽液平衡中, 若组分1是轻组分，组分2是重组分，若温度一定，则系统的压力随着1x 的增大而增大。 ( × ) 8．偏摩尔焓的定义可表示为()[] [],,,,j i j i i i i T p n T p n nH H H n x ????? ?== ??? ??????。 ( × ) 9．Gibbs-Duhem 方程可以用来检验热力学实验数据的一致性。 ( √ ) 10．自然界一切实际过程总能量守恒，有效能无损失。 ( × ) 11．能量衡算法用于过程的合理用能分析与熵分析法具有相同的功能。( × ) 12．当化学反应达到平衡时，反应的Gibbs 自由焓变化值G ?等于零。 ( √ ) 二、单项选择题（共20分，每小题2分） 1．指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则物质的状态为：（ D ） (A) 饱和蒸汽； (B) 超临界流体； (C) 压缩液体； (D) 过热蒸汽 2．单元操作的经济性分析中，功耗费用和下列哪个因素有关（ C ）。 (A) 理想功； (B) 有效能； (C) 损耗功； (D) 环境温度
2 习题 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。( 错。 和 ，如一 体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度 的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0， ， ，，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下 达到平衡， ， ， ） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 3. 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） 4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 5. 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。） 6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质，但是状态方程 P=P (T ，V )的自变量中只有一个强度 性质，所以，这与相律有矛盾。（错。V 也是强度性质） 7. 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T 1和T 2，则该过程的 ；同样，对于初、终态压力相等的过程有 。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是（其中 ），而一位学生认 为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。(错。) 9. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 10. 自变量与独立变量是不可能相同的。（错。有时可以一致） 三、填空题 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. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P ，V )等温可逆地膨胀到(P ，V )，则所做的功为 i i f f (以V 表示)或 (以P 表示)。 4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知 )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P ，则
化工热力学标准化作业一 一、是否题（正确划"号，错误划X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 v 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 ____ p s（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3 =0.193，临界压力p c=3.797MPa时，则在T r=0.7时的蒸汽压为 _____________ M P a 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二RT（V _ b）_ a/ V, 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T C=190.6K, p c=4.60MPa RK方程中a=0.42748RT；5/p c, b=0.08664 RT c/p c。 解： 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm的钢弹内，钢弹浸于温度为65C的恒瘟水浴中，试分别用下述方法计算氨的压力。（1）理想气体状态方程；（2）RK方程；（3）Pitzer普遍化方法。已知氨的临界常数为T c=405.6K,p c=11.28MPa,
化工热力学复习题 一、选择题 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ C ） A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） " A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。 （D ）强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 7. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 ` c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10．等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（B ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 " 11．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是（ A ）。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ； D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ
化工热力学复习题 一、选择题 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ C ） A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。 （D ）强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 7. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10．等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（B ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是（ A ）。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ； D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 13． 关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ B ） A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B ．偏摩尔焓等于化学位 C ．偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ
第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状 态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0， 0=U ?，0=T ?，0=H ?，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 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T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 6. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 三、填空题 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. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 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。） 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. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。（对。则纯物质的P －V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。） 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。）
化工热力学习题集(附标准答案)
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模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） 本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表： 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（C ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ A ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ B ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ A ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ B ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ A ） A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ????????? =- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。（D ）强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体 的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案
第一章习题解答 一、问答题： 1-1化工热力学与哪些学科相邻？化工热力学与物理化学中的化学热力学有哪些异同点？ 【参考答案】：高等数学、物理化学是化工热力学的基础，而化工热力学又是《化工原理》、《化工设计》、《反应工程》、《化工分离过程》等课程的基础和指导。化工热力学是以化学热力学和工程热力学为基础。化工热力学与化学热力学的共同点为：两者都是利用热力学第一、第二定律解决问题；区别在于：化学热力学的处理对象是理想气体、理想溶液、封闭体系；而化工热力学面对的是实际气体、实际溶液、流动体系，因此化工热力学要比化学热力学要复杂得多。 1-2化工热力学在化学工程与工艺专业知识构成中居于什么位置？ 【参考答案】：化工热力学与其它化学工程分支学科间的关系如下图所示，可以看出，化工热力学在化学工程中有极其重要的作用。 1-3化工热力学有些什么实际应用？请举例说明。 【参考答案】： ①确定化学反应发生的可能性及其方向，确定反应平衡条件和平衡时体系的状态。（可行性分析）
②描述能量转换的规律，确定某种能量向目标能量转换的最大效率。（能量有效利用） ③描述物态变化的规律和状态性质。 ④确定相变发生的可能性及其方向，确定相平衡条件和相平衡时体系的状态。 ⑤通过模拟计算，得到最优操作条件，代替耗费巨大的中间试验。 化工热力学最直接的应用就是精馏塔的设计：1）汽液平衡线是确定精馏塔理论板数的依据，可以说没有化工热力学的汽液平衡数据就没有精馏塔的设计；2）精馏塔再沸器提供的热量离不开化工热力学的焓的数据。由此可见，化工热力学在既涉及到相平衡问题又涉及到能量有效利用的分离过程中有着举足轻重的作用。 1-4化工热力学能为目前全世界提倡的“节能减排”做些什么？ 【参考答案】：化工热力学是化学工程的一个重要分支，它的最根本任务就是利用热力学第一、第二定律给出物质和能量的最大利用极限，有效地降低生产能耗，减少污染。因此毫不夸张地说：化工热力学就是为节能减排而生的！ 1-5化工热力学的研究特点是什么？ 【参考答案】：化工热力学的研究特点： (1)从局部的实验数据加半经验模型来推算系统完整的信息； (2)从常温常压的物性数据来推算苛刻条件下的性质； (3)从容易获得的物性数据（p、V、T、x）来推算较难测定或不可测试 的数据（y，H，S，G）； (4)从纯物质的性质利用混合规则求取混合物的性质； (5)以理想态为标准态加上校正，求取真实物质的性质。 其中最大的特点是将实际过程变成理想模型加校正的处理问题方法。
《化工热力学》试题（一） 一、填空题（10分）： 1. 纯物质的P-V-T 图上，高于临界压力和临界温度的区域称为 。 2. 写出偏摩尔性质i γln 对应的溶液性质 。 3. 工作于温度为T 1的高温热源和温度为T 2的低温冷源之间的可逆热机的效率为 。 4. 理想溶液混合过程的=?id H 。 5．对于二组分汽液两相平衡体系来说，其体系的自由度为 。 二、判断题（14分） 1. 理想气体混合物就是一种理想溶液。（ ） 2. 三参数对应态原理由于两参数对应态原理是因为前者适用于任何流体。（ ） 3. 吸热过程一定使系统熵增，反之熵增过程也是吸热过程。（ ） 4. 纯物质的气液平衡常数K ＝１。（ ） 5. 对于一个绝热不可逆过程，可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵的变化。（ ） 6. 混合物气液相图中的泡点曲线表示的是饱和气相，而露点曲线表示的是饱和液相。 （ ） 7. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。（ ） 三、选择题（16分） 1. 对于一给定的物质来说，virial 方程中的virial 系数与（ ）有关。 A ．温度 B ．压力 C ．密度 D ．体积 2．对于一均相物质，其H 和U 的关系为 A ．U H ≤ B ．U H > C ．U H = D ．不能确定 3．气液平衡关系i S i i x P Py =的适用条件是： A ．无限制条件 B ．低压条件下的非理想液相 C ．理想气体和理想溶液 D ．理想溶液和非理想气体 4．已知乙炔在7.0=r T 时，其对比饱和蒸汽压为0.0655，则乙炔的偏心因子为： A ．0.195 B ．0.184 C ．0.084 D ．0.127 5．偏心因子是从下列定义的：
化工热力学考试题目3 一、选择题 1、关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ） A 可以判断新工艺、新方法的可行性； B.优化工艺过程； C.预测反应的速率； D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据，用少量实验数据推算大量有用数据； E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。 2、纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。 A ．饱和蒸汽 B.饱和液体 C ．过冷液体 D.过热蒸汽 3、超临界流体是下列（ ）条件下存在的物质。 A.高于T c 和高于P c B.临界温度和临界压力下 C.低于T c 和高于P c D.高于T c 和低于P c 4、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于（ ）。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 5、关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ） A 、研究体系为实际状态。 B 、解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 C 、处理方法为以理想态为标准态加上校正。 D 、获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 E 、应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。 6、关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ） A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究 7、分) ,400K 的2N 1kmol 体积约为（ ） A 3326L B 332.6L C 3.326L D 3 m 8、下列气体通用常数R 的数值和单位，正确的是（ ） A K kmol m Pa ???/10314.83 3 B kmol K C K atm cm /3 ? D K kmol J ?/ 9、纯物质 PV 图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于（ ）。 A. -1 B. 0 C.1 D. 不能确定 10、对理想气体有（ ）。 0)/.(??T P H B 0)/.(=??T P H C 0)/.(=??P T H D 11、对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（ ）。 A ． dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ． dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp
化工热力学课后答案 第1章 绪言 一、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βα, 。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,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T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 二、填空题 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(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， U =( )11 2 1T P P R C ig P ??? ? ? ?--，H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，U = ( ) ??????????-???? ??-11211ig P C R ig P P P R V P R C ，H =1121T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。
北京化工大学2016——2017学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 分数： 一、（2?8=16分）正误题（正确的画√，错误的画×，标在[ ]中） ［√］剩余性质法计算热力学性质的方便之处在于利用了理想气体的性质。 ［×］Virial 方程中12B 反映了不同分子间的相互作用力的大小，因此120B =的气体混合物，必定是理想气体混合物。 ［√］在二元体系中，如果在某浓度范围内Henry 定律适用于组分1，则在相同的浓度范围内，Lewis-Randall 规则必然适用于组分2。 ［×］某绝热的房间内有一个冰箱，通电后若打开冰箱门，则房间内温度将逐渐下降。 ［×］溶液的超额性质数值越大，则溶液的非理想性越大。 ［×］水蒸汽为加热介质时，只要传质推动力满足要求，应尽量采用较低压力。 ［×］通过热力学一致性检验，可以判断汽液平衡数据是否正确。 ［×］如果一个系统经历某过程后熵值没有变化，则该过程可逆且绝热。 二、（第1空2分，其它每空1分，共18分）填空题 （1）某气体符合/()p RT V b =-的状态方程，从 1V 等温可逆膨胀至 2V ，则体系的 S ? 为 21ln V b R V b --。 （2）写出下列偏摩尔量的关系式：,,(/)j i E i T p n nG RT n ≠?? ?=?? ???ln i γ，
,,(/)j i R i T p n nG RT n ≠???=??????ln i ?, ,,(/)j i i T p n nG RT n ≠?? ?=?? ???i μ。 （3）对于温度为T ，压力为P 以及组成为{x}的理想溶液，E V =__0__，E H = __0__，/E G RT =__0__，ln i γ=__0__，?i f =__i f __。 （4）Rankine 循环的四个过程是：等温加热（蒸发），绝热膨胀（做功）， 等压（冷凝）冷却，绝热压缩。 （5）纯物质的临界点关系满足0p V ??? = ????， 220p V ???= ???? ，van der Waals 方程的临界压缩因子是__0.375__，常见流体的临界压缩因子的范围是_0.2-0.3_。 二、（5?6=30分）简答题（简明扼要，写在以下空白处） （1）简述如何通过水蒸汽表计算某一状态下水蒸汽的剩余焓和逸度（假定该温度条件下表中最低压力的蒸汽为理想气体）。 剩余焓： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓值； ②从饱和蒸汽表中查得标准状态时的蒸发焓vap H ?（饱和液体的焓-饱和蒸汽的焓）； ③通过00()T ig ig ig p p T H C dT C T T ?=≈-? 计算理想气体的焓变； ④通过R ig vap H H H H ?=-?-?得到剩余焓。 逸度： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓和熵并根据 G H TS =-得到Gibbs 自由能(,)G T p ； ②从过热蒸汽表中查得最低压力时的焓和熵，计算得到Gibbs 自由能 0(,)ig G T p ；
一、 单项选择题（每题3分，共30分）： 1．关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ B ） A. 研究体系为实际状态。 B. 解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 C. 处理方法为以理想态为标准态加上校正。 D. 获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 2．下列关于G E 关系式正确的是（ C ）。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 3．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ D ）。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=；C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 4.下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质( D ) （A ）与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性。 5．关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程 变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 6．范德华方程与R －K 方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V 存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V 值是 B 。 A 、饱和液体体积 B 、饱和蒸汽体积 C 、无物理意义 D 、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积 7．对于流体混合物，下面式子错误的是 D 。 A B 、 i i i V P U H += C i i V i i U U = D 、理想溶液的i i S S = i i G G = 8．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔH id B 。 A. >0； B. =0； C. <0 ； D. 不确定。 9．体系中物质i 的偏摩尔体积i V 的定义式为： D 。 A.i j n v T i i i n V V ≠??=,,][ B .i j n v T i i n V V ≠??=,,][总 C .i j n p T i i i n V V ≠??=,,][ D. i j n p T i i n V V ≠??=,,][总 10．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 C 。 A.i i f x f ∧ ∑=； B. i f f ∧ ∑=； C. ln i i i x f x f ∧ ∑=ln ； D. ln 0 ln f x f i ∑=