1 化工热力学主要解决那些工程实际问题及其应用中的难点？
主要解决的三类实际问题
(1)相平衡和化学反应平衡问题。
(2)过程的可行性分析和能量的有效利用。
(3)测量、推算与关联热力学性质。
应用中的难点
1 简化普遍的热力学关系式以解决实际的复杂问题。
2 联系所需要的关系式和确定求解方案。
3 确定真实流体的内能、熵和逸度等热力学性质与温度、压力、比容和热容
等可测量参数间的关系。
4 判断计算结果的准确性。
2 经典热力学的研究对象及其特点？
经典热力学研究宏观量（温度、压力、密度等）间的关系。
特点
1 将大量分子组成的体系视为一个整体，研究平均变化。
2 采用大量宏观现象的直接观察与实验，总结具有普遍性的规律。
3 容易解决工程中的问题。
3 分子动力学模拟计算（Molecular dynamics simulation）和蒙特·卡罗模拟计算（Monte-Carlo simulation）各自的特点？
分子动力学模拟
分子动力学是在原子、分子水平上求解多体问题的重要的计算机模拟方法。
通过求解所有粒子的运动方程，分子动力学方法可以用于模拟与原子运动路径相关的基本过程。
在分子动力学中，粒子的运动行为是通过经典的Newton运动方程所描述。
蒙特·卡罗方法
蒙特卡罗是摩纳哥的一个著名城市，以赌博闻名于世。
蒙特卡罗方法也称统计试验方法或计算机随机模拟方法，它是计算数学中的一种计算方法。
蒙特卡罗方法是由Ulam和Von Neumann在20世纪40年代中为解决研制核武器中的计算问题而首先提出并加以运用的。
由于科学技术的不断发展，出现了越来越多的复杂而困难的问题，用通常的解析方法或数值方法都很难得到解决。蒙特卡罗方法作为一种可行
的而且是不可缺少的计算方法迅速发展起来的。
基本特点是以概率与统计中的理论与方法为基础，以是否适于在计算机上使用为重要标志。
因此，它虽属计算方法但又与一般计算方法有很大区别。
4 热力学四大定律？
第零定律
与第三个体系处于热力学平衡的两个体系彼此处于热力学平衡。
第一定律能量守恒定律
第二定律体系和环境的总熵变有增无减。即△S总≥0
1 热自发从高温流向低温
2 有序能（功）完全转变为无序能（热）的自发倾向不可逆转。
3 在循环过程中，不能从一个热能把热转变为功而不同时不一部分热传给冷
源。
第三定律
在T→0K的极限下，由一可逆过程联系起来的状态之间的熵差趋于零。
此定律与熵的基准态有关，在基准态时熵值为零。
5 统计热力学与经典热力学关系？
共同点
一以大量粒子的集合体为研究对象。
二研究体系的平衡行为。
不同点
经典热力学：以第一、二、三定律为基础，只描述的宏观行为，不考虑体系的物质结构，得出结论
有经验性。所用方法为宏观方法。
统计热力学：从粒子的微观结构着手，求出体系宏观性质与微观性质的关系，所得结论是大量粒子
的统计平均结果。所用方法为微观方法。
6 经典统计方法？
经典统计—经典力学为基础的统计方法
①玻尔兹曼统计，适用于粒子间相互作用力可忽略的体系。
②吉布斯统计，适用于粒子间相互作用力不可忽略的体系。
7 统计单位的两种分类方法及其特点？
(1)按统计单位(粒子)是否可分辨分
定位体系(定域子体系或可辨粒子体系)
粒子可区分，粒子有固定的位置，粒子运动是定域化的，晶体。
非定位体系(离域子体系或等同粒子体系)
粒子不可区分，全部等同，处于混乱状态，没有固定的位置，运动是离域化的，如气体体系。
(2) 按体系中粒子间有无相互作用
独立粒子体系：粒子间相互作用力较小，可忽略。体系总能量等于各粒子能量之和。如理想气体体
系，U=∑ni εi
非独立粒子体系(相依粒子体系)：粒子间相互作用较大，不可忽略。体系总能量除各粒子能量之和
外，还必须包括相互作用能。如实际气体体系、液体体系、固体体系，U = ∑niεi + Up
8 摘取最大项法的原理？
体系总的微态数
在体系总的微态数求和项中，有一项的值最大，这一项用tm表示。由于tm所提供的微观状态数目最
多，因此可以忽略其它项所提供的贡献部分，用tm近似地代表Ω，即Ω≈ tm。
这是摘取最大项法的
原理。
9 玻尔兹曼热力学统计的基本假设？
A.独立粒子体系，即粒子间无作用力或作用力可忽略不计。
B. 粒子的能级是量子化的、不连续的。
C. 对于大量粒子组成的体系，Ω≈ tm, 平衡分布用最可几分布代替，产生的
误差极小。
10 粒子配分函数的定义及其特点？
配分函数定义
?特点: A. q为无量纲的纯数，指数项通常称为玻兹曼因子。
B. 由于是独立粒子体系，任何粒子不受其它粒子存在的影响，所以q是属于
一个粒子的，与其余粒子无关，故称之为粒子的配分函数。
C. 配分函数q(有时用Q)是对体系中一个粒子的所有可能状态的玻兹曼因子
求和，因此又称为状态和。或所有能级上的有效量子状态和。
D. 某粒子的最概然分布
11 在298.15 K
和标准压力下，将1 mol O2(g)放在体积为V的容器中，已知电子基态的ge,0=3，基态能量εe,o=0 ，忽略电子激发态项的贡献。O2的核间距
r=1.207×10-10m。计算氧分子的qe、qr、qt
O2的转动对称数
将m和V代入上式计算得到
qt=4.29×1030
12 熵的统计意义?
玻尔兹曼熵定理表明，隔离物系的熵值说明其总微态数的多少。
根据热力学第二定律，隔离物系的熵是描述物系中粒子运动混乱程度大小的状态函数。
从统计热力学的现点来看，粒子运动混乱程度是用能量分布的态数来衡量。
Ω愈大，能量分布的微观方式数愈多，即粒子运动混乱度愈大。反之，Ω愈小，能量分布的微观方式数愈少，粒子运动混乱度愈小。
1）热力学指出隔离体系中一切自发发过程趋于熵值增大的过程。
2）由熵的统计意义得出自发发过程的Ω趋于增大。
3）隔离体系达平衡时熵值最大，所以物系达平衡时热力学概率也最大。
13 统计熵和量热熵的定义及其残余熵产生的原因？
常将由统计热力学方法计算出物系的St、Sr及Sv 之和称为统计熵。
以热力学中以第三定律为基础，根据量热实验测得各有关热力学数据计算出的规定熵常常称作量热
熵，以示与统计熵的区别。
残余熵：统计熵与量热熵之差
低温下量热实验中体系未能达到其正的平衡态。
在很低温度下，晶体中小分子的取向仍然冻结在原来的不规则方式。因此，量热实验中实际上不能测出分子转向所对应的热，使量热熵中没有包
括分子转向的熵变。
14 简述三种常见系综的特点和适用体系？
微正则系综：孤立体系的集合.适用于孤立体系平衡态，有两个特点：（1）每个标本具有相同的粒子数(N)、相同
的能量(E)和相同的体积(V)；
（2）微观状态出现的概率相等。
正则系综: 封闭体系的集合.适用于与大热源接触，并达到平衡的封闭
(1) 3
q g
==
2
=
σ
3-1
26
223
3210 kg mol
(O) 5.31310 kg
6.02310 mol
m
-
-
??
==?
?
3-1
m2
3-1
298.15 K
(O)(0.0224 m mol)
273.15 K
0.02445 m mol
V=??
=?
∑ε-
≡
i
kT
/
i
i
e
g
q
∑ε-
ε-
=
i
kT
/
i
kT
/
i
i
i
i
e
g
e
g
N
n
∑
=
Ω
i
i,D
W
体系，其特点是：
1）每个标本具有相同的粒子数(N )和相同的体积(V )，但能量(E )可以不相
同。
2）相当于一个温度恒定，但每一瞬间都有能量涨落的体系。 巨正则系综： 开放体系的集合 .
适用于与大热源接触，并达到平衡的开
放
体系，其特点是：
每个标本具有相同的体积(V )，但粒子数(N ) 和能量(U )可以不相同。
相当于一个温度、化学势恒定，但每一瞬间 能量和粒子数均有涨落的体系。 15 偏摩尔性质的定义及其物理意义？ 恒温恒压下，物质广度性质随某组分i 摩尔数的变化率，叫做组份i 的偏摩尔性
质。 物理意义
恒温恒压下，物系中某组分i 摩尔数的变化所引起物系一系列热力学性质的变
化。
16 Gibbs-Duhum 方程及其作用？ 恒T 和恒P
作用
（1） 检验实验测得的混合物热力学性质数据的正确性。 （2） 从一个组元的偏摩尔量推算另一组元的偏摩尔量。 17 理想溶液的特点？
理想溶液表现出特殊的物理性质，主要的特征表现在四个方面 ①分子结构相似，大小一样； ②分子间的作用力相同； ③混合时没有热效应； ④混合时没有体积变化。 没有体积效应
没有热效应 相互作用力相同
18 39℃、2MPa 下二元溶液中的组分1的逸度为
确定在该温度、压力状态下
(1) 纯组分1的逸度与逸度系数； (2) 组分1的亨利系数k1；
(3) γ1与x1的关系式（组分1的标准状态以Lewis-Randall 定则为基础）。
1） 取x1 = 1计算出为纯组分逸度
f1=6-9+4=1MPa
(2) 组分1的亨利系数
(3) γ1与x1的关系
若组分1的标准状态是以Lewis-Randall 定则为基础
19 处理非理想溶液的三种主要的溶液模型的特点？ 非理想溶液模型大致分为三种情况 1、正规溶液模型; 正规溶液是指溶液中 SE=0或SE ≌0 但HE ≠0 2、无热溶液模型;
与正规溶液相反，无热溶液模型主要是溶液的HE ＝0或HE ≌0，但SE ≠0。 ∴ GE=-TSE 3、基团溶液模型
基团溶液模型是把溶液看成各种基团组成，基于各基团在溶液中的性质加和
所描述的模型。
20 简述Whol 的溶液活度系数方程的的特点及其应用范围？ ?特点
wohl 型方程的应用范围
（1）适用正规溶液模型体系 GE=HE SE=0或SE ≌0
（2）Margules 方程适用于分子结构相似的体系
M
d x i i =∑5
021
11.P
f ===φ11
011x f
?lim k x →=MPa x x x x lim
k x 6496131211011=+-=→ 1111f x f ?=γ2
1113
121111114961496x x x x x x f x f ?+-=?+-==γMPa x x x f 31
2111496?+-=
呈直线关系
（3）Van laar 方程适用于分子结构差异较大的体系
呈直线关系
21 简述Wilson 局部组成溶液活度系数方程的主要方法及其特点？ 方法① 将xij 与xi 和gij 相关联
②引入局部体积分率的概念，并将其与xi 相关联
③将局部体积分率代替Flory —Huggins 方程中的体积分率?i
④在恒T ，P ，n2（或n1）下,将（B ）式对n1 （或n2）求导 Wilson 方程的特点 优点
①对于二元溶液其是一个两参数方程，故只要一组数据即可推算，且准确度高。
②Wilson 参数能够反映与T 的关系，且具有半理论的物理意义。 ③仅有二元参数可预测多元体系的行为。 缺点 1 当 ~xi 曲线有极值时，不能用； 2 对部分互溶体系不能用。
22 简述溶液的基团贡献模型特点？
将分子混合物看作组成分子的基团的混合物，这样虽然物质种类很多，但是，
组成它们的基团数目很有限。故有可能从现有实验数据，总结出有关的基团参数和不同基团间相互作用参数。
溶液中各组分的性质，由其结构基团的性质采用迭加的方法来确定。 基团溶液模型主要有两种
(1) ASOG 模型（Analytical Solutions of Groups ）
2）UNIFAC 模型(Universal Quasi-Chemical Functional Group Activity
Coefficient)
23 高分子溶解的两个过程？ 溶解存在两个过程
一 溶胀：溶剂分子渗入到高聚物内部，使高聚物体积膨胀。
二 溶解：高分子均匀分散到溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体
系。
24 高分子溶液与理想溶液的偏差？
高分子溶液是非理想溶液，它对理想溶液的行为有较大的偏差，主要表现在
二个方面：
①高分子间、溶剂分子间、高分子与溶剂分子间的作用力不可能相等，因此
溶解时，有热量变化
②由于高分子由聚集态→溶剂中去，混乱度变大，每个分子有许多构象，则
高分子溶液的混合熵比理想溶液要大得多 > 因此有必要对高分子溶液的热力学函数（如混 合熵，混合热，混合自由能）进行修正。
25 二元体系气液平衡P-T 相图的特点？ 二元体系
相数（π）至少为1 F = N - π + 2＝4- π 自由度最多为3 1）临界点附近的P-T 图
对于纯组分，其P-T 图可以用两维坐标表示出来
二元组分
1 没有固定的沸点，只有泡点和露点。泡点是在一定压力下第一个气泡出现
的温度。露点就是在一定压力下最后一滴液体全部汽化的温度。 2 二元组分的P-T 图上汽液平衡关系不是用一条直线描述，而是一个区域描述。
26 二元体系混合物临界点的特征表现？ 混合物临界点的特征表现
① C m 处汽液两相的差别消失，与纯组分临界点一致；
C m 点不一定对应与两相共存时的最高压力和最高温度； C m 点随组成变化。
由于混合物临界点的特殊属性，就造成了两种特殊的现象：逆向蒸发和逆向
冷凝现象
i γln i
i
i E
x x q RT G ~∑
i x ~G x q RT E i i ∑
27 画图简述二元体系混合物逆向蒸发的原因？
临界区域P-T
图 点M T 是这种组成体系中两相共存的最高温度。点M P 是这种组成体系中两相共
存的最高压力。
等温逆向蒸发
在正常情况下恒温时，压力升高汽相变为液相。
而在C m M T 区域内，恒温下，压力升高会出现L →V 的现象，为等温逆向蒸发
区。
28 下列的过程主要涉及何种平衡的计算？
a 精馏：汽液；
b 吸收：气液；
c 萃取：液液；
d 结晶和湿法冶金：液固；
e 晶型转变：固固；
f 升华和气相沉积：气固？
29 从热力学的角度简单的谈谈温度对化学反应平衡常数的影响？ ①对K 的影响
根据范特霍夫等压方程式
定量的计算任意温度时的平衡常数需对范德霍夫等压方程式进行积分
⑴若温度变化范围不大，△H T 0
可看作常数
此式为
⑵若温度变化范围较大
30 从热力学的角度简单的谈谈总压对化学反应平衡常数的影响？ 答：①对K 的影响
31 从热力学的角度简单的谈谈惰性气体对化学反应平衡的影响？
答：在工业反应装置中原料气体内常常混有不参加反应的惰性气体，如在合成氨的原料气中常有甲烷气体。
这些气体不参与反应，但对平衡组成是有影响的，有了惰性气体就会降低反应物的浓度和分压。
因为惰性气体降低反应物的浓度和分压
32 简述复杂化学反应平衡的计算步骤？
答：复杂反应系统一般由一个主反应和几个其它反应构成，对于复杂反应的处理一般分为四个步骤
①列出系统中所有可能发生的反应。
②挑选出与平衡组成有关的主要反应。
选择原则
a 平衡常数K值很小的反应可略去
b 在特定条件下可略去一些反应，如有些反应进行的速度极慢，反应进行的
程度极小，则它们在实际上可忽略。
③挑选独立反应，按前面介绍的方法。
④进行平衡计算。
33 简述化工过程有效能分析的步骤？
答：有效能衡算式,由热力学第一律,热力学第二律推导出来。
步骤：（1）根据需要确定被研究的物系。
（2）确定输入及输出各物流、能流的工艺状况及热力学函数。
(3) 计算各物流、能流的有效能。
(4)对体系进行有效能衡算。
34 简单从热力学的角度谈谈化工过程如何合理的利用能量？
答：合理用能总的原则，按照用户所需要能量的数量和质量来供给，以下需要注意。
1）防止能量无偿降级：避免用高温热源加热低温物料，或者将高压蒸气节流降温、降压使用。
增加设备的绝热保温性能。
2）采用最佳推动力的工艺方案：推动力越大，速率越大，设备投资费用可以减少，但是有效能损失增加，能耗增加。
推动力减小，可减小有效能损失，能耗降低，但要增加产量需要增大设备，设备投资增大。
最佳推动力就是最好解决这一矛盾。
3）合理组织能量梯次利用：化工厂许多化学反应都是放热反应，放出的热量不仅数量大而且温度较高。温度较高的反应热应通过废热锅炉产生高压蒸气，然后降高压蒸气先通过蒸气做功或发电，最后用低压蒸气作为加热热源使用。即先用功再用热。
热量也要按其能级高低回收使用，原则是用高温热源加热高温物料，中温加热中温物料，低温加热低温物料。
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
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 ??????????-???? ??。
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
化工热力学习题集(附标准答案)
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
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
473. 丙酮（1）-己烷（2）体系在101.325kPa 下液相可用Wilson 方程表示其非理想性，方程参数1222()λλ-/R=582.075K ，2111()/132.219R K λλ-=，试求液相组成x 1=0.25时的沸点及气相组成。已知丙酮和己烷的摩尔体积分别为73.52cm 3/mol 和130.77cm 3/mol ，其饱和蒸气压可用Antoine 方程log /()sat i i i i p A B T C =-+表示，Antoine 方程常数分别为 丙酮：A 1=6.24204，B 1=1210.595，C 1=－43.486 己烷：A 2=6.03548，B 2=1189.640，C 2=－46.870 474. 为使冷库保持-20℃,需将419000kJ/h 的热量排向环境，若环境温度T 0=27℃，试求理想情况下每小时所消耗的最小功和排向大气的热量。 475. 利用热泵从90℃的地热水中把热量传到160℃的热源中，每消耗1kw 电功，热源最多能得到多少热量？ 476. 有一制冷能力为Q 0=41800kJ/h 的氨压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度t 0=－15℃,冷凝温度t k =＋25℃，过冷温度t=＋20℃，压缩机吸入的是干饱和蒸气，试计算 （1）单位质量的制冷能力； （2）每小时制冷剂循环量； （3）在冷凝器中制冷剂放出的热量； （4）压缩机的理论功率； （5）理论制冷系数。 477. 有人设计了一套装置用来降低室温。所用工质为水，工质喷入蒸发器内部分汽化，其余变为5℃的冷水，被送到使用地点，吸热升温后以13℃的温度回到蒸发器，蒸发器中所形成的干度为98%的蒸气被离心式压气机送往冷凝器中，在32℃的温度下凝结为水。为使此设备每分钟制成750kg 的冷水，求 （1）蒸发器和冷凝器中的压力； （2）制冷量（kJ/h ）； （3）冷水循环所需的补充量； （4）每分钟进入压气机的蒸气体积。 478. 试确定1kmol 的蒸气（1470kPa ，过热到538℃，环境温度t 0=16℃）在流动过程中可能得到的最大功。 479. 1kg 的水在100kPa 的恒压下从20℃加热到沸点，并且在此温度下完全蒸发，如果环境温度为20℃，试问加给水的热量中最大有多少可转变成功量。 480. 确定冷却45kmol/min 的空气，从初始温度305K 降低到278K 所需的最小功率N min ，环境温度305K 。已知空气的比热容为29.3kJ/（kmol ·K ）。
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 ∑=
化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.3146734.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.64.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106 ＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6 ＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2 ＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3 ·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为550.1cm 3 ·mol －1 所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为 Tc ＝304.2K Pc ＝7.376MPa ω＝0.225
第4章 非均相封闭体系热力学 一、是否题 1. 偏摩尔体积的定义可表示为{}{}i i x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠? ??? ????=???? ???=,,,,?。 2. 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。 3. 理想气体混合物就是一种理想溶液。 4. 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。 5. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。 6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。 7. 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。 8. 对于理想溶液的某一容量性质M ，则__ i i M M =。 9. 理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ?? =?。 10. 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。 11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，则混合过程的温度、压力、焓、热力学 能、吉氏函数的值不变。 12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关。 13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其总体积为 30 cm 3。 14. 纯流体的汽液平衡准则为f v =f l 。
15. 混合物体系达到汽液平衡时，总是有l i v i l v l i v i f f f f f f ===,,??。 16. 均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有 ∑= i i t M n M 。 17. 对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry 规则，则在相同的浓度范围内 组分1符合Lewis-Randall 规则。 18. 二元混合物，当01→x 时，1*1→γ，∞→11γγ，12→γ，∞=2*2/1γγ。 19. 理想溶液一定符合Lewis-Randall 规则和Henry 规则。 20. 符合Lewis-Randall 规则或Henry 规则的溶液一定是理想溶液。 21. 等温、等压下的N 元混合物的Gibbs-Duhem 方程的形式之一是 0ln 0 =??? ? ??∑ =i i N i i dx d x γ。（错。0ln 0 =??? ? ??∑ =j i N i i dx d x γ，N j ~1∈） 等温、等压下的二元混合物的Gibbs-Duhem 方程也可表示成0ln ln * 2 211=+γγd x d x 。 22. 二元溶液的Gibbs-Duhem 方程可以表示成 () () ?? ???????=-==? ? ? ======)1() 0()1()0(210 121111111ln x P x P E x T x T E x x T dP RT V P dT RT H dx 常数常数γγ 23. 下列方程式是成立的：（a ）111 1ln ?ln f f RT G G -=-；(b) 1111ln ln γ+=-x RT G G l l ；(c)v l v l f f RT G G 1111?ln ?ln -=-；(d)???? ??=→1111?lim 1x f f x ；(e)??? ? ??=→110,1?lim 1x f H x Solvent 。 24. 因为E H H =?，所以E G G =?。 25. 二元溶液的Henry 常数只与T 、P 有关，而与组成无关，而多元溶液的Henry 常数则与T 、 P 、组成都有关。
第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情 况下的摩尔体积id V 为 33168.314(400273.15) 1.381104.05310id RT V m mol p --?+= ==??? （2） 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1） 其中 2 2.50.427480.08664c c c c R T a p RT b p == 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =, c p =，将它们代入 a, b 表达式得
2 2.5 6-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010 a ??==???? 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010 b m mol --??==??? 以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 5168.314673.15 2.9846104.05310 V -?=+?? 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?-??????+? 355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为 3535 20.56335355 331 3.2217(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610673.15 4.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?-??????+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。故用RK 方程求得的摩尔体积近 似为 3311.39010V m mol --=?? （3）用PR 方程求摩尔体积 将PR 方程稍加变形，可写为 ()()()RT a V b V b p pV V b pb V b -=+-++-
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 , 0 lim →p [f ^i /P]=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
化工热力学期末试题（A）卷 2007~2008年使用班级化学工程与工艺专业05级 班级学号姓名成绩 一．选择 1．纯物质在临界点处的状态，通常都是 D 。 A．气体状态 B．液体状态 C．固体状态D．气液不分状态 2．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 B 。 A. 可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T 行 为的问题。 B．可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题。 C．可以从容易获得的物性数据（P、V、T、x）来推算较难测定的数据（ H，U，S，G ） D．可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的P-V-T的问题。 3．虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质，从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。. A 。 A．正确 B．错误 4．甲烷P c=,处在P r=时，甲烷的压力为 B 。 A．B． MPa； C． MPa
5．理想气体的压缩因子Z=1，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体 的压缩因子 C 。 A ． 小于1 B ．大于1 C ．可能小于1也可能大于1 6．对于极性物质，用 C 状态方程计算误差比较小，所以在工业上 得到广泛应用。 A ．vdW 方程，SRK ； B ．RK ，PR C ．PR ，SRK D ．SRK ，维里方程 7．正丁烷的偏心因子ω=，临界压力P c = 则在T r =时的蒸汽压为 2435.0101==--ωc s P P MPa 。 A 。 A ．正确 B ．错误 8．剩余性质M R 的概念是表示什么差别的 B 。 A ．真实溶液与理想溶液 B ．理想气体与真实气体 C ．浓度与活度 D ．压力与逸度 9．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 A 。 A ．dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ．dH = -SdT + Vdp D ．dH = -TdS -Vdp 10．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 A 。 A ．(S/V)T =R/(v-b ) B ．(S/V)T =-R/(v-b) C ．(S/V)T =R/(v+b) D ．(S/V)T =P/(b-v) 11．吉氏函数变化与P-V-T 关系为()P RT G P T G x ig ln ,=-，则x G 的状态应该为
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。
1.1 如果流体服从van der Waals 方程，请导出A 和G 的偏离函数以及逸度系数?的表达式。 解： 1.2 请根据下列丙酮(1)－氯仿(2) 溶液的实验数据 (35.17℃) 计算 （1）以纯液态为标准态，丙酮的活度及活度系数， （2）以无限稀释为参考态，氯仿的活度及活度系数。 x 2 0.0000 0.0588 0.1232 0.2910 0.4232 0.5143 0.6635 0.7997 0.9175 1.000 p 1 / kPa 45.93 43.09 39.90 30.70 23.28 18.00 10.53 5.00 1.73 0.0 p 2 / kPa 0.000 1.23 2.72 7.39 11.85 15.71 22.69 29.92 35.61 39.08 解：0 ,,0,i i i i i i i x i i x i i i p a p p a p x a p x γγ==?= = (1) 以纯液态为标准态，则0 145.93kPa p = (2) 以无限稀释为参考态,则0 239.08kPa p = x 2 0.0000 0.0588 0.1232 0.2910 0.4232 0.5143 0.6635 0.7997 0.9175 1.000 p 1 / kPa 45.93 43.09 39.90 30.70 23.28 18.00 10.53 5.00 1.73 0.0 p 2 / kPa 0.000 1.23 2.72 7.39 11.85 15.71 22.69 29.92 35.61 39.08 1 0.938 2 0.8687 0.6684 0.5069 0.3919 0.229 3 0.1089 0.0377 0 1 0.9968 0.9908 0.9427 0.8787 0.8069 0.6813 0.5435 0.4566 0 0.0315 0.0696 0.1891 0.3032 0.4020 0.5806 0.7656 0.9112 1 ,2 x γ∞= 0.50 0.5353 0.5649 0.6498 0.7165 0.7816 0.8751 0.9574 0.9931 1 1.0000 1.0705 1.1299 1.2997 1.4330 1.5633 1.7501 1.9147 1.9863 2.0000 1.3 已知对45℃时四氯化碳(1)-乙腈(2)混合物的平衡气相组成，总蒸气压及混合热如下，请 分别计算： （1）活度1a ,2a 与x 的关系曲线， （2）45℃时G ?及S T ?与x 的关系曲线， （3）ex H ,ex G 及ex TS 与x 的关系曲线。 x 1 0 0.128 0.317 0.414 0.631 0.821 1 y 1 0 0.400 0.521 0.560 0.608 0.670 1 P /kPa 27.50 40.53 48.01 48.65 49.09 47.10 34.50 △H /J/mol 414 745 860 930 736