2-1 使用下述三种方法计算1kmol 的甲烷贮存在容积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中所产生的压力是多少？
（1）理想气体方程；
（2）Redlich-Kwong 方程； （3）普遍化关系式。
2-2 欲将25kg ，289K 的乙烯装入0.1m 3的刚性容器中，试问需加多大压力？
2-3 分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化方法，计算510K ，2.5MPa 下正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3·mol -1.
2-4 试用下列方法求算473K ，1MPa 时甲醇蒸气的Z 值和V 值：
（1）三项截尾维里方程式（2-6），式中第二、第三维里系数的实验值为： B = -219cm 3·mol -1 C = -17300 cm 6·mol -2
（2） Redlich-Kwong 方程； （3）普遍化维里系数法。
2-5 某气体的p v T 行为可用下述在状态方程式来描述： p RT b RT pV ??
?
?
?-
+=θ 式中b 为常数，θ只是T 的函数。 试证明此气体的等温压缩系数T
p V V k ???? ????-
=1的关系式为
?
????
???? ??-+=
p RT b RT p RT
k θ
2-6 试计算含有30%（摩尔）氮气（1）和70%（摩尔）正丁烷（2）的气体混合物7g ，在188℃和
6.888MPa 条件下的体积。已知：B 11=14 cm 3·mol -1, B 22= -265 cm 3·mol -1, B 12= -9.5 cm 3·mol -1。 2-7分别使用下述方法计算171℃，13.78MPa 下二氧化碳和丙烷的等分子混合物的摩尔体积。已知实验值为0.199m 3·kmol -1
（1）普遍化压缩因子关系式； （2）Redlich-Kwong 方程。 2-8 有一气体的状态方程式V
a
b V RT p --=
，a 及b 是不为零的常数，则此气体是否有临界点呢？如果有，用a 、b 表示。如果没有，解释为什么没有。
2-9 在体积为58.75ml 的容器中，装有组成为66.9%（摩尔比）H 2和33.1%CH 4混合气1mol 。若气体温度为273K,试求混合气体的压力。
2-10 液氨在-153℃和2.537MPa 条件下的密度为600kg ·m -3,试用Lyderson 的普遍化方法计算在-168℃和1.084MPa 下的密度。 2-11 试编制下列电子计算机程序：
（1）用R —K 方程求纯物质的饱和蒸气和饱和液体的摩尔体积；
（2）采用Prausnitz 提出的混合规则和R —K 方程求混合气体的摩尔体积。 3-1 试推导方程p T p T V U V
T -???
????=???
????式中T 、V 为独立变量。
3-2 一理想气体借活塞之助装于钢瓶中，压力为34.45MPa ，温度为366K ，反抗一恒定的外压力3.45MPa 而等温膨胀，直到两倍于其初始容积为止，试计算此过程之ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔA 、ΔG 、?
TdS 、
?pdV 、Q 和W 。
3-3假定氮气服从理想气体定律，试计算1kmol 氮气在温度为500℃，压力为10.13MPa 下的内能、焓、熵、V C 、p C 和自由焓之值。已知： （1）在0.1013MPa 时氮的p C 与温度的关系为： T C p 004187.022.27+= J ·mol -1·K -1
（2）假定在0 ℃及0.1013MPa 时氮的焓为零；
（3）在25℃及0.1013MPa 时氮的熵为191.76 J ·mol -1·K -1。
3-4 试证明由Van der Waals 方程推得的剩余焓，熵的计算表达式分别为： V
a pV RT H R -
+-= RT
b V p R S
R
)
(ln
-= 提示：
Vdp =d(pV)- pdV dV T p dp T V V
p ???
????-=???
???? (T 一定) 3-5 将10kg 水在100℃、0.1013MPa 的恒定压力下气化，试计算此过程ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔA 、ΔG
之值。
3-7 试用普遍化方法计算丙烷气体从378K 、0.507MPa 的初态到463K 、2.535MPa 的终态时过程的ΔH 、ΔS 值。已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为 T C p 1775.099.22+=*
始终T 用K 表示，*p C 用J ·mol -1·K -1表示。
3-8 试估算93℃、2.02MPa 条件下，1mol 乙烷的体积、焓、熵与内能。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
2
6310358.7310304.239083.10T T C p --*?-?+=
J ·mol -1·K -1
3-9 试用普遍化关系求算1-丁烯在473K 积7.0MPa 下的逸度。
3-10 试估算正丁烷在393K 、4.0MPa 下的逸度。在393K 时，正丁烷的饱和蒸气压为2.238MPa ，其饱和液体的摩尔体积为137cm 3·mol -1。
3-11 260℃、1.0336MPa 的过热蒸气通过喷嘴膨胀，出口压力为0.2067MPa,如果过程为可逆绝热且达到平衡，试问蒸气在喷嘴出口的状态如何？
3-12 有人用A 和B 两股水蒸气通过绝热混合获得0.5MPa 的饱和蒸气，其中A 股是干度为98%的是蒸气，压力为0.5MPa ，流量为1kg ·s -1；而B 股是473.15K ，0.5MPa 的过热蒸气，试求B 股过热蒸气的流量该为多少？
3-13 在T -S 图上描述下列过程的特点及画出所经途径： （1）饱和液体的连续节流；
（2）将过热蒸气定压冷凝为过冷液体； （3）饱和蒸气的可逆绝热压缩；
（4）处于p 1,T 1的过热蒸气的绝热节流； （5）出于某压力p 下饱和液体的绝热节流；
（6）定容加热饱和蒸气； （7）定容加热饱和液体；
4-1 某二组元液体混合物在固定T 及p 下的焓可用下式表示： H =400x 1+600x 2+x 1x 2(40x 1+x 2)
式中H 单位为J ·mol -1
。试确定在该温度、压力状态下
（1） 用x 1表示的1H 和2H ； （2） 纯组分焓H 1和H 2的数值；
（3） 无限稀释下液体的偏摩尔焓∞1H 和∞
2H 的数值。
4-2 在固定T 、P 下，某二元液体混合物的摩尔体积为： V =90x 1+50x 2+(6x 1+9x 2)x 1x 2
式中V 的单位为cm 3·mol -1。试确定在该温度、压力状态下
（1） 用x 1表示的1V 和2V ；
（2） 无限稀释下液体的偏摩尔体积∞1V 和∞2V 的值，根据（1）所导出的方程式及V ，计算1V 、
2V 和V 值，然后对x 1作图，标出V 1、V 2、∞1V 和∞2V 之点。
4-3 试推导服从Van der Waals 方程的气体的逸度表达式。
4-4 试计算甲乙酮（1）和甲苯（2）的等分子混合物在323K 和2.5х104 Pa 下的1?φ、2
?φ和f 。 4-5 式l i
v i f f ??=为气-液两相平衡的一个基本限制，试问平衡时下式是否成立：
l v f f =
也就是说，当混合系处于平衡时其气相混合物的逸度是否等于液相混合物的逸度？
4-6 环己烷（1）和四氯化碳（2）所组成的二元溶液，在1.013х10 5 Pa 、333K 时的摩尔体积值如下表所示：
试由上述数据，确定给定温度及压力下的（1）V 1; (2)V 2; (3) ∞
1V ;(4) ∞
2V ;
再由以上数据，分别用下列四个标准状态，求出ΔV ，并给出ΔV 对x 1的曲线：（5）组分1，2均用Lewis-Randall 规则标准状态；（6）组分1，2均用Henry 定律标准态；（7）组分1用Lewis-Randall 规则标准状态，组分2用Henry 定律标准态；（8）组分1用Henry 定律标准态，组分2用Lewis-Randall 规则标准状态。
上述四个标准状态，意指不同类型的理想溶液。试问对组分1的稀溶液来说，哪一个能更好的表示实际的体积变化？对组分1的浓溶液呢？
4-7 在一固定的T ，p 下，测的某二元体系的活度系数值可用下列方程表示：
1ln γ=)3(212
222x x x x -+βα (a) )3(ln 2121212x x x x -+=βαγ (b)
试求出RT
G E 的表达式；并问(a)、(b)是否满足Gibbs-Duhem 方程？若用(c)、(d)方程式
)(ln 221bx a x +=γ (c) )(ln 112bx a x +=γ (d)
表示该二元体系的活度系数值时，则是否也满足Gibbs-Duhem 方程？ 4-8 在473K 、5MPa 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 为组分1和2的摩尔分率，试求1?f 、2?f 的表达式，并求出当1y =2y =0.5时1?f 、2
?f 各为多少？
4-9 在一定温度和压力下，测得某二元体系的活度系数方成为
)25.0(ln 12
21x x +=γ )25.1(ln 2212x x -=γ
试问上述方程式是否满足Gibbs-Duhem 方程？
4-10 试应用UNIFAC 基团贡献法计算丙酮（1）—正戊烷（2）二元体系在T ＝307K 和047.01=x 时的活度系数1γ和2γ。已知实测的活度系数值为41.41=γ和11.12=γ
5-1 设有一台锅炉，水流入锅炉时之焓为62.7 kJ ·kg -1,蒸汽流出时的焓为2717 kJ ·kg -1,锅炉效率为
70%，每千克煤可发生29260kJ 的热量，锅炉蒸发量为4.5 t ·h -1，试计算每小时的煤消耗量？ 5-2 水流过一个水平安装的蛇管式加热器，用蒸气加热，蒸气在蛇管外侧冷凝成水。进、出口处水
试求对每kg 水应供给多少热量？
5-3 一台透平机每小时消耗水蒸气4540kg 。水蒸气在4.482MPa 、728K 下以61m ·s -1的速度进入机
内，出口管道比进口管道低3m ，排气速度366m ·s -1。透平机产生的轴功为703.2 kW ，热损失为1.055×105 kJ ·h -1。乏气中的一部分经节流阀降压至大气压力，节流阀前后的速度变化可忽略不计。试求经节流阀后水蒸气的温度及其过热度。
5-4 一台功率为2.0kW 的泵将363K 的水从贮水罐送到换热器，水流量为3.2kg ·s -1,在换热器中以
697.3kJ ·s -1的速率将水冷却后，送入比第一贮水罐高20m 的第二贮水罐，求送入第二贮水罐的水温。
5-5压力为1.62MPa 、温度为593K 的过热蒸气以24m ·s -1的流速进入喷嘴，流出喷嘴的蒸气为
0.1013MPa 的饱和蒸气，试求喷嘴出口处蒸气的流速。设蒸气流动过程近似为绝热过程。
5-6 试求在恒压下将2kg ,90℃的液态水和3kg,10℃的液态水绝热混合工程所引起的总熵变。为简化
起见，将水的热容取作常数，C p =4181J ·kg ·K -1。 5-7 求算流动过程中，温度为813K 、压力为5×106Pa 的1kmol 氮所能给出的理想功为多少？取环境
温度为288K ，环境压力为1×105Pa ，氮的压力热容T C p 31027.486.27-?+=kJ ·kmol ·K -1。 5-8 有一锅炉，燃烧器的压力为1.013×105Pa ，传热前后温度为1127℃及537℃。水在6.890×105Pa 、
260℃的过热蒸气送出。设燃烧器的C p 为4.56kJ ·kg ·K -1，试求该传热过程的损失功。
5-9 某工厂有一输送90℃热水的管道，由于保温不良，到使用单位，水温降至70℃，试计算热水由
于散热而引起的有效能损失。
5-10 1kg 水在1.368MPa 下，由30℃升温至沸点，而后全部气化。设环境的可能最低温度为20℃，
问如将水所吸收之热通过可逆机转化为功，则排给环境的无效能最少应为多少？若传给水的热量系由1100℃的燃烧炉气供给，问由于不可逆传热使无效能增加多少？在上述条件下，试比较利用水的状态变化和直接用燃烧炉
气将热量传给热机做功，两者的热效率。 5-11 1kg 甲烷气由27℃、9.80×104Pa 压缩后冷却至27℃、6.666×106Pa ，若是技压缩功耗为1021.6kJ ，
t 0为27℃，试求：（1）冷却器中需移走的热量；（2）压缩与冷却过程的损耗功；（3）该过程的理想功；（4）该过程的热力学效率。 5-12 某换热器完全保温。热流体的流量为0.042kg ·s -1，进、出换热器时的温度分别为150℃、35℃，
其等压热容为4.36kJ ·kg ·K -1
。冷流体进、出换热器时的温度分别为25℃、110℃，其等压热容为4.69kJ ·kg ·K -1。试计算冷热流体有效能的变化、损失功和有效能效率。
5-13 有人设计出一套复杂的产生热的过程，可在高温下产生连续可用的热量。该过程的能量来自于
423K 的饱和蒸气，当系统流过1千克的蒸气时，将有1100kJ 的热量生成。已知环境为300K 的冷水，问最高温度可为多少？
6-1 试求使20×105Pa 的干饱和蒸气膨胀到终压为0.5×105Pa 的Rankine 循环的热效率，并与同样温
度范围内工作的卡诺循环的热效率相比较。
6-2 （1）影响Rankine 循环效率的主要因素是什么？
（2）回热是什么意义？为什么回热能提高循环的热效率？
6-3 某蒸气动力装置按Rankine 循环工作，其蒸气参数：进气轮机的蒸气压力p 1=2.5MPa ，蒸气温度
t 1=500℃，冷凝器中蒸气压力p 2随冷凝水的温度而变化，设夏天p 2=0.006MPa ，冬天p 2=0.002MPa ，试计算这两种情况下的循环热效率，并分析计算结果说明什么问题。 6-5 采用简单的林德（Linde ）循环使空气液化，空气初温为300K ，膨胀前的初压为10.13MPa(绝压)，
节流后的压力为0.1013MPa ，空气流量（标准状态）为15L ·min -1，试求：（1）在理想操作下，空气的液化百分数与每小时的液化量；（2）若换热器热端温差是5℃，由外界转入的热量为3.34kJ ·kg -1。问对液化量的影响如何。
6-6 采用克劳特（Claude ）循环使空气液化，压缩机的消耗效率为110kW ，将0.1013MPa 、25℃的
空气定温压缩到 3.35MPa ，被处理的空气有80%送入膨胀机，空气进入膨胀机前的温度-110℃，不完全热交换器的传热温差为5℃，由于绝热不良而引起的冷损失为3344kJ ·h -1，假定膨胀机回收的功为理论焓值的一半，压缩机的定温效率ηT =0.59。问此液化装置每小时能制取多少kg 的液态空气？
6-7 某一理想蒸气压缩制冷，于5~35℃间操作。干饱和蒸气离开压缩机，饱和液体进入节流阀，对
20kJ ·s -1的制冷量，若制冷剂为：（1）氨；（2）R-12；（3）水。试计算所需要的输入功率。 6-8 某蒸气压缩制冷循环，制冷量Q 0=2×104kJ ·h -1,冷藏室温度-12℃，冷藏器用冷却水冷却，冷
却水进口温度为8℃，按以下条件进行操作，计算制冷循环消耗的最小功量。 (1)供给循环的冷却水量是无限量。
(2)供给循环的冷却水最大流量为200kg ·h -1。
6-9 动力-热泵联合体系中热泵工作于100℃和20℃之间，热机工作于1000℃和20℃之间，假设热
机热泵均为可逆的，试问在1000℃下供给单位热量所生产的加工工艺用热量（100℃下得到的热量）是多少？
6-10 吸收式制冷机以氨作为制冷剂以水做吸收剂，由常压下冷凝的蒸汽来供给再生设备所需的热
量。设再生设备温度是79℃，可利用的冷却水其温度为16℃，冷却器和吸收器的温度是21℃，氨在制冷剂中蒸发时的温度是-12℃。假设操作时绝热的（除了那些有目的的加热或放热的地方），并且忽略由于流体摩擦所造成的压降（除膨胀阀外），试计算： （1） 该系统每一部分的压力； （2） 强的和弱的氨溶液的组成； （3） 对每吨制冷机所消耗的最小功；
（4） 在再生器、冷凝器及吸收器中对每吨制冷机传递的热量。
7-1 已知气液平衡的判别式L i
v i f f ??=，（i =1,2,3···N ），i 表示组分数。那么，液相混合物的逸度与其相平衡的气相混合物的逸度是否相等？为什么？
7-2 （1）试推导遵守Raoult （拉乌尔）定律体系的泡点压力p b 与露点压力p d 的表达式。设混合物的总组成为z i
（2）假设Raoult （拉乌尔）定律适用于以下的混合物，试求在110℃时含有摩尔分率为0.45的正辛烷（1），0.1的2、5二甲基己烷（2），0.45的2，2，4-三甲基戊烷（3）混合物的泡点压力p b 与露点压力p d 。
已知在110℃下纯组分的饱和蒸气压：
,24.641kPa p s = k P a p s 06.1042=， kPa p s
8.1373=
7-3 某蒸馏塔的操作压力为0.1066MPa ，釜液含苯、甲苯的混合物。其组成（摩尔分率）苯（1）0.2，甲苯（2）0.8。试求此溶液的泡点及其平衡的气相组成。假设苯-甲苯混合物可作理想体系处理，该两组分的Antoine 方程如下
[]36.5251
.27889008.15502.7ln 1--
=T p s
[
]
67
.5352.30960137.16502.7ln 2--=T p s
s i p 单位kPa ，T 单位K
7-4 正戊烷（1）-正庚烷（2）组成的溶液可近似于理想溶液，查得组分的Antoine 方程如下
[
]
94.3907
.24778333.15502.7ln 1--
=T p s
[]
51
.5632.29118737.15502.7ln 2--=T p s
s i p 单位kPa ，T 单位K
试求：（1）65℃与95kPa 下该体系互呈平衡的气液相组成；（2）55℃，液相组成x 1为0.48时的平衡压力与气相组成；（3）95kPa ，液相组成x 1为0.35时的平衡温度与气相组成；（4）85kPa ，气相组成y 1为0.86时的平衡温度与液相组成；（5）70℃ ，气相组成y 1为0.15时的平衡压力与液相组成。 7-5 化工设计需要乙醇（1）-环己烷（2）二元体系在0.1013kPa 下的气液平衡数据。试问：（1）进行计算需要查阅那些基础数据。（2）计算该体系在0.1013kPa 下的气液平衡数据（即T -x -y ），要求画出计算框图并上机计算。
7-6 丙酮（1）-甲醇（2）二元溶液超额自由焓的表达式为21x Bx RT G E
=，纯物质的Antoine 方程
表示如下：
002.230817
.279539155.14ln 1+-
=t p s
765
.239297.364459381.16ln 2+-=t p s
s i p 单位kPa ，T 单位℃
试求：（1）假如气相可看作理想气体，B =0.75，温度为60℃下的p -x -y 数据。（2）气相可看作理想气体，B =0.64，压力为75KPa 下的t -x -y 数据。
7-7 已知丙酮（1）-水（2）二元体系的一组组成与活度系数的数据，即x 1=0.22，γ1=2.90，γ2=1.17，请采用以下两种方法计算总压0.1013MPa 下与液相相平衡的气相组成。（1）用迭代法解；（2）采用
s
i i i i p x py γ=公式，计算中将s
s p p 2
1的比值作为定值的直接代入法。（计算中所需的蒸气压数据自行查阅）
7-8 苯（1）-环己烷（2）体系在温度为77.6℃与101.3kPa 时形成恒沸物，恒沸组成x 1=0.525。已知77.6℃时苯的饱和蒸气压为与99.3kPa ，环己烷的饱和蒸气压为与98.0kPa 。试求：（1）采用Van laar 方程计算全浓度范围内苯与环己烷的活度系数。并绘制i γ~i x 曲线。（2）计算77.6℃时该体系的气液平衡数据，绘制p~x 曲线与y~x 曲线。
7-9 有组分A 与B 组成的溶液，液相活度系数与组成的关联式如下：
2ln B A x =γ； 2
ln A B x =γ
已知90o C 时纯物质A ，B 的饱和蒸气压分别为kPa p s A 289.133=，kPa p s B 303.93=。假定该体系
符合低压气液平衡的关系式。试求：（1）判断此体系在90℃时的气液平衡能否形成恒沸物？如有，属哪一类型。（2）温度为90℃时，液相组成x 1为0.5时的平衡压力。 7-10 已知乙醇（1）-甲苯（2）二元体系的NRTL 方程的能量参数： g 12-g 11=2982.72J ·mol -1 g 21-g 22=4798.05J ·mol -1 溶液的特征参数α12=0.529
纯组分的摩尔体积与Antoine 方程如下：
V 1=58.68cm 3·mol -1,V 2=106.85 cm 3·mol -1
448.226491.367467583.16ln 1+-
=t p s
；787
.21900.310300976.14ln 2+-=t p s
s i p 单位kPa ，T 单位℃
试求：（1）x 1=0.310，t =105℃时的泡点压力与气相组成；（2）y 1=0.310，t =105℃时的露点压力与液
相组成；（3）x 1=0.680，p =101.3kPa 时的泡点温度与气相组成；（4）y 1=0.790，p =101.3kPa 时的露点温度与液相组成。
7-11 采用状态方程计算二元体系的高压气液平衡。现已知压力p 和液相组成x i ，要求计算泡点温度T 与气相组成y i 。请列出计算机框图及所需要的计算公式（状态方程式自行选定）。 8-1 对于下述气相反应
2H 2S(g)+3O 2(g)→2H 2O(g)+2SO 2(g)
设各物质的初始含量H 2S 为2mol ，O 2为4mol ，而H 2O 和SO 2的初含量为零。试找出各摩尔数i n 和摩尔分率i y 对ε的函数表达式。
8-2 设一体系，下述两个反应同时发生：
C 2H 4(g)+0.5O 2(g)→C 2H 4O(g) (1)
C 2H 4(g)+3O 2(g)→2CO 2(g)+2H 2O(g) (2)
如果各物质的初始量为5mol C 2H 4和2mol O 2，而C 2H 4O 、CO 2和H 2O 的初始量为零。试用反应度ε1和ε2来表示反应中各组成的摩尔分率。 8-3 氨合成反应式如下：
0.5 N 2(g)+1.5H 2(g)→NH 3(g)
若反应开始时N 2为0.5mol ，H 2为1.5mol ，且假设平衡之混合物为理想气体，试证明反映达平衡时：
()21299.111-+-=KP e ε
式中K 为反应平衡常数。
8-4 求算反应NH 4Cl(s)+NH 3(g) →HCl (g)在1000K 时的平衡常数。已知：
8-5 水蒸气的分解反应式为 H 2O ?H 2+0.5O 2 试证明平衡常数()()
21212
3
12p K p εεε
-+=
，式中ε为该分解反应的反应度。
8-6 制造合成气的方法之一，是使甲烷与水蒸气按以下反应式进行气相催化反应
CH 4(g)+H 2O(g)→CO(g)+3H 2(g) 通常出现的副反应为水煤气变换反应：
CO(g)+H 2O(g)→CO 2(g)+H 2(g)
假设上述两个反应，在下列所规定的条件下均达到平衡，试问
（
1） 制造合成气时，反应器中达到的最高温度是600K 还是1300K 合适？为什么？ （2） 制造合成气应该在0.1013MPa 还是在10.13MPa 下较好？为什么？ 已知下列生成热和生成自由焓数据（单位J ·mol -1）： C 4H 8(g)?C 4H 6(g)+H 2(g)
试计算下列两种物料配比时的转化率，比较结果说明什么？已知627℃时的平衡常数K f =0.329.
（1） 每1mol 1-丁烯配10mol 水蒸气； （2） 不配水蒸气。
8-8 试在电子计算机上，运用Guass 消元法确定化学反应体系 C 2H 6?C 2H 4+H 2 C 2H 4?C 2H 2+H 2 C 2H 2?2C+H 2 C 2H 4?2C+2H 2
C 2H 6?2C+3H 2
的独立反应数，并写出表达此体系的主要反应。 8-9 氧化银分解的反应式为
Ag 2O →2Ag+0.5O 2(g)
试求Ag 2O 在200℃时的分解压力。已知该反应在298K 时ΔH ?为29100J ·mol -1，ΔG ?为9337J ·mol -1。各物质的热容与温度的关系如下： Ag 2O T C p 31026.3707.58-?+= Ag T C p 31028.645.23-?+= O 2 T C p 31019.422.27-?+=
式中T 的单位为K ，C p 的单位是J ·mol -1。
8-10 某反应气体混合物含戊烷的三种异构体，假设该混合物为理想气体，试估算127℃，0.1013MPa 时的平衡组成。已知气体混合物可以进行下列两个独立反应： 正-C 5→ 异-C 5
正-C 5→ 新-C 5
127℃时各物质的标准生成自由焓为
正戊烷（1） 1401951
-Θ
?=?mol J G f ）（ 异戊烷（2） 134333
)2(-Θ?=?mol J G f 新戊烷（3） 137641)3(-Θ?=?mol J G f
8-11 A ，B 为互溶的液体，在液相中发生同分异构作用
A →B
若已知反应的12981000-Θ?-=?mol J G ，液体混合物的超额自由焓模型为
)1(3.0A A E
x x RT
G -= 试求混合物在298K 时的平衡组成，若将溶液视为理想溶液，则产生的偏差有多大？
3-6 很纯的液态水，在大气压下，可以过冷到比0 o C 低得多的温度。假设1kg 已被冷至-5 o C 的液体。现在，把一很小的冰晶（质量可忽略）投入此过冷液体内作为晶种。如果其后在101300Pa 下绝热的发生状态变化，试问：（1）系统的终态怎样？（2）系统结冰的分率是多少？（3）系统在该绝热过程中的熵变是多少？过程是否可逆？
3-9 有温度为423.15K ，压力为0.14MPa 的蒸气8Kg ，经过活塞-气缸设备等温可逆压缩到正好处于饱和气体状态的终态，试求过程的热效应Q 和功W 。 7-4 苯和甲苯组成的溶液近似于理想溶液。试计算：
（1）总压力为101.3kPa 温度为92o C 时，该体系互呈平衡时的气液相组成。并计算其相对挥发度。 （2）该体系达到气液平衡时，液相组成x 1=0.55，气相组成y 1=0.75。确定此时的温度与压力。 组分的Antoine 方程常数见上题。
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 _____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ω=，临界压力p c=时，则在T r=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，温度为的钢瓶内，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=，p c=。RK方程中a=，b= RT c/p c。 解： 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内，钢弹浸于温度为65℃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=，p c=,V c=mol，ω=。RK方程中a=，b= RT c/p c。Virial方程中B(0)=－；B(1)=－。 解： 3、试分别用下列三种方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。(1) 用理想
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 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.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（） 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. 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（ ） 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（ ） 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 ( ) （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 ( ) （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。 13. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). 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 14. 关于化学势的下列说法中不正确的是( ) 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
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 ，
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
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。）
模拟题一 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 ） 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（ ） 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. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s 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（ ） 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（ ） 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 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。
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
第二章 四、计算题 1. 在常压和0℃下，冰的熔化热是334.4Jg -1，水和冰的质量体积分别是1.000和1.091cm 3 g -1，且0℃时水 的饱和蒸汽压和汽化潜热分别为610.62Pa 和2508Jg -1，请由此估计水的三相点数据。 解：在温度范围不大的区域内，汽化曲线和熔化曲线均可以作为直线处理。 对于熔化曲线，已知曲线上的一点是273.15K ，101325Pa ；并能计算其斜率是 7103453.1?-=??=fus m fus m V T H dT dP PaK -1 熔化曲线方程是()15.273103453.11013257-?-=T P m 对于汽化曲线，也已知曲线上的一点是273.15K ，610.62Pa ；也能计算其斜率是 4688.262 .61015 .273314.815.2732508 =?? =?≈??=sv b vap vap b vap s V T H V T H dT dP PaK -1 汽化曲线方程是()15.2734688.262.610-+=T P s 解两直线的交点，得三相点的数据是：09.615=t P Pa ，1575.273=t T K 2. 试由饱和蒸汽压方程（见附录A-2），在合适的假设下估算水在25℃时的汽化焓。 解： dT P d RT H RT H T RZ H T Z R H dT P d s vap vap vap vap vap vap s ln ln 2 2 2 2=→≈== ?????低压下 由Antoine 方程()2 ln ln T C B dT P d T C B A P s s +=+- =得 查附录C-2得水和Antoine 常数是47.45,36.3826-==C B 故 () 84.44291115.29847.4536.3826314.812 2 22 =?? ? ??+-?= ?? ? ??+= += T C RB RT T C B H vap ?Jmol -1 六、证明题 1. 由式2-29知，流体的Boyle 曲线是关于0=??? ????T P Z 的点的轨迹。证明vdW 流体的Boyle 曲线是 ()0222=+--ab abV V bRT a 证明：001=??? ????+=????? ??? ??? ? ??? ????+= ??? ????T T T V P V P V P P V RT P Z 得由 由vdW 方程得
《化工热力学》习题集 郑州大学化工学院 周彩荣 2008.12.
第二章 流体的p-V-T 关系和状态方程 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 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。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 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？ 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？ 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？ 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。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 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？ 2-10状态方程主要有哪些类型？ 如何选择使用？ 请给学过的状态方程之精度排个序。 二、计算题：（说明：凡是题目中没有特别注明使用什么状态方程的， 你可以选择你认为最适宜的方程，并给出理由） 2-1. 将van der Waals 方程化成维里方程式；并导出van der Waals 方程常数a 、b 表示的第二维里 系数B 的函数表达式 2-2. 维里方程可以表达成以下两种形式。 21(pV B C Z RT V V = =+++……1) 21''(2pV Z B p C p RT ==+++……) 请证明：'B B RT = 2'2 ()C B C RT ?= 2-3. 某反应器容积为，内装有温度为的乙醇45。现请你试用以下三种 方法求取该反应器的压力，并与实验值（2.75）比较误差。 （1）用理想气体方程；；（2）用RK 方程；（3）用普遍化状态方程。 31.213m 0 227C .40kg MPa 2-4. 容积1m 3的贮气罐，其安全工作压力为100atm ，内装甲烷100kg ，问： 1）当夏天来临，如果当地最高温度为40℃时，贮气罐是否会爆炸？（本题用RK 方程计算）
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 ∑=
化工热力学复习题 一、填空题 1、与环境之间无物质传递的系统成为____________，它又可以分为___________和____________________。与环境之间有物质传递的系统称为_______________。与环境之间既无物质又无能量传递的系统称为______________。（P3） 2、按应用对象的差异，我们将应用部分划分为__________________、____________________和_____________________________。（P4） 3、热力学性质的表达主要有_______、_________和_____________三种形式。（P4） 4、流体的性质有_________________和__________________之分。（P5） 5、状态函数的特点是______________________________________________。（P6） 6、1Mpa=_____Pa=___bar=_____________atm=_______________mmHg。（P8） 7、普适气体常数R=______MPa·cm3·mol-1·K-1=_______bar·cm3·mol-1·K-1 =_________J·mol-1·K-1=_________cal·mol-1·K-1。（P8） 8、状态方程可以___________________________、_______________________和_____________________。（P12） 9、纯物质在一定温度（ Michigan State University DEPARTMENT OF CHEMICAL ENGINEERING AND MATERIAL SCIENCE ChE 821: Advanced Thermodynamics Fall 2008 1. (30) A thermodynamicist is attempting to model the process of balloon inflation by assuming that the elastic casing behaves like a spring opposing the expansion (see below). The model assumes that the piston/cylinder is adiabatic. As air (following the ideal gas law) is admitted, the spring is compressed. The pressure on the spring side of the piston is zero, so that the spring provides the only force opposing movement of the piston. The pressure in the tank is related to the gas volume by Hooke’s law P ? P i = k (V – V i ) where k = 1E-5 MPa/cm 3, P i = 0.1 MPa, T i = 300K, and V i = 3000 cm 3, Cv = 20.9 J/mol K, independent of temperature, and the reservoir is at 0.7 MPa and 300K. Provide the balances needed to determine the gas temperature in the cylinder at volume V = 4000cm 3. Perform all integrations. Do not calculate the gas temperature, but provide all equations and parameter values to demonstrate that you could determine the gas temperature. 2. (30) Consider two air tanks at the initial conditions shown below. We wish to obtain work from them by exchanging heat and mass between the tanks. No gas may be vented to the atmosphere, and no heat may be exchanged with the atmosphere. Reversible devices may be used to connect the two tanks. Provide the balances necessary to calculate the maximum work that may be obtained. Perform all integrations. Do not calculate the work value, but provide all equations and parameter values to demonstrate that you could determine the work value. C p = 29.3 J/molK. Use the ideal gas law. Tank A 400 K 5 bar 6 m 3 Tank B 200 K 0.1 bar 10 m 3化工热力学英文习题
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