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华东理工 传导第一章重点习题解

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华东理工化工原理第一章01

华东理工化工原理第一章01
第一章 流体流动
1 概述 1.1 流体流动的考察方法 1.1.1 连续性假定 固体力学：考察对象--单个固体，离散介质 流体力学：考察对象--无数质点，连续介质 例如 点压强的考察 p (正压力/面积)
质点 — 含有大量分子的流体微团，其尺寸 远小于设备尺寸、远大于分子平均自由程
可能性： 1mm3常温常压气体含2.5×1015个分 子，分子平均自由程为0.1μm量级
= Hg ( ρi – ρ ) ∴ R = H
∵ρi > ρ
PA – PB = Hg ( ρi – ρ ) > 0 PA > PB
pA +zAρg > pB +zBρg
pA > pB +(zB –zA)ρg > pB
∴ pA > pB
重点总结
1、质点、连续性假定、流体流动的两种考察 方法（拉格朗日法、欧拉法）、轨线与流线、 定态、系统与控制体 2、流体的作用力 – 体积(质量)力、表面力、 牛顿黏性定律、黏度 3、流体流动的机械能 – 动能、位能、压强能
重点总结
4、流体静力学 - 静止流体受力平衡的研究方 法；欧拉平衡方程、压强和势能的分布、平 衡方程在重力场中的应用 5、静力学方程应用条件、虚拟压强的物理意 义、静力学方程三种表达方式 6、压强的表示方法和单位换算、压强的基准 （绝对压强、表压，真空度） 7、静力学方程应用、压强的测量 （简单测 压管、U形测压管 、U形压差计）
② 牛顿型流体与非牛顿型流体的区别 μ= f (物性，温度) t↑, μ气↑，μ液↓
常识： 常温常压下，μ水=1mPa⋅s，μ气=0.018mPa⋅s。 数量级： μ液≈100μ气 换算关系： 1cP = 10-3 Pa.s = 1mPa.s

华东理工 化工原理 第01章06-改-9-20

华东理工 化工原理 第01章06-改-9-20

ρ = 1000kg/m
ρ标 ( ρ f − ρ实 ) ρ实 ( ρ f − ρ标 )
qV实 = qV读
1000 × ( 3000 − 800) = 5× 800 × ( 3000 − 1000)
3/h = 5.86m
流量计比较: 皮托管：测得点速度， 皮托管：测得点速度，流量须计算 孔板流量计：测得锐孔平均速度， 孔板流量计：测得锐孔平均速度， A0恒定, u0变化, ∆p变化, 不易阻塞
（1） ） （2） ）
注：压力表之差（P1-P2） 压力表之差（ ） 不代表流经设备的阻力； 不代表流经设备的阻力； 阻力是虚拟压强之差。 阻力是虚拟压强之差。
4、转子受力的平衡条件
（不计阻力损失） 不计阻力损失）
又
同样整理得到转子流量计公式 u0的计算式。 的计算式。
5、均匀流段上用一维变量
代替两维变量 P
C0=f(Red , m), m=A0/A1
其中， 其中，Red 是以管径计算的雷诺数
(2)孔板流量计的测量范围
qV ∝
R ( C 0为 常 数 ） R max R min
qV max = qV min
R max 取 决 于 U 型 压 差 计 的 长 度 R min 取 决 于 对 测 量 精 度 的 要 求
文丘里流量计（改进的孔板流量计） 文丘里流量计（改进的孔板流量计）
孔板特点：结构简单，阻力损失较大(录像) 孔板特点：结构简单，阻力损失较大(录像) 文丘里特点：阻力损失较小，造价较高( 文丘里特点：阻力损失较小，造价较高(录像)
附：
(孔板 孔板) 孔板 （文丘里） 文丘里）
孔板（文丘里）流量计的特点： 孔板（文丘里）流量计的特点： 特点 流通面积A 不变， 变化, 变化。 ① 流通面积 0不变， u0变化 ∆ 变化。 2 成正比。 ② 阻力损失与流速 u0 成正比。

化工原理学习指导 华东理工

化工原理学习指导 华东理工

2
ρ = m = Mp
1-3
V RT
当已知一种状态的气体密度，求另一种状态的气体密度时，可用下式进行换算
ρ2
=
ρ1
T1 p2 T2 p1
1-4
在计算气体的体积流量时，因温度、压力的不同而引起密度、体积变化，也需要进行换 算。当已知一种状态的气体流量求另一种状态的气体时，可用下式进行换算。
qV 2
=
1.2 基本概念：
质点 含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得 多。
连续性假定 假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连 续介质。
拉格朗日法 选定一个流体质点, 对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等) 与时间的关系。
欧拉法 在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度 等，即直接描述各有关运动参数在空间各 p2
1-5
例 1 试计算常压下，20℃空气的密度。 解：方法 1：空气的平均分子量为 29，由式 1-3 可得
ρ = 29 ×1.013×105 = 1.206kg / m3 8314 × 293
方法 2：标准态下(0℃,1.013×105Pa)空气的密度为 29/22.4，由式 1-4 可得
定态流动 流场中各点流体的速度 u 、压强 p 不随时间而变化。
轨线与流线 轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。 流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体 系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。 理想流体与实际流体的区别 理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。 粘性的物理本质 分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增加而减小， 因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体 分子间距离较大，以分子的热运动为主。 总势能 流体的压强能与位能之和。 可压缩流体与不可压缩流体的区别 流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流 体，无关的称为不可压缩流体。 牛顿流体与非牛顿流体的区别 流体行为是否符合牛顿粘性定律

华东理工,化工原理第一章练习

华东理工,化工原理第一章练习
练习一：第一章 流体流动
一、填充
1、连续性假定是指
。
2、控制体与系统的区别在于考察方法的不同，
对系统进行考察的方法是
法，对控制体进
行考察的方法是
法。
3、圆管内湍流和层流的区别是：
练习一解答： 一、填充 1．流体是无数彼此无间隙的质点组成的连续介质 2．拉格朗日， 欧拉
3.
4、圆形直管内，qV一定，设计时若将d 增加一倍， 则层流时 hf是原值的 倍，高度湍流时，hf是 原值的 倍。（忽略ε/d的变化）
hf=56J/kg, 若关小阀门， 则总阻力损失hf’= J/kg， 两槽液面的垂直距离 H= m. 9、图示管路系统中， 已知dab=dcd, εab=εcd， lab=lcd，μ≠0。比较
ua uc, (pa-pb) (pc-pd), (Pa-Pb) (Pc-Pd)。
8. 56J/kg；H 56 5.7m
，
hfA
， hfMN
。
4．hf∝
qV ， 1
d 4 16
；hf∝
qV2 d5
，1
32
5．流体的黏性；总势能降低
6．同样u, d, v液 v水，Re du ，Re液 Re水
v C0 0.64
7. ζA↓, qVA↑, qVB↓, qV总↑, p↓, hfA↓, hfMN↓
8、图示管路系统中，已知 流体流动的总阻力损失
5、流体在直管内流动造成阻力损失的根本原因
是
，直管阻力损失体现在
。
6、某孔板流量计用水测得Co=0.64，现用于测
ρ=900kg/m3，μ=0.8mPas的液体，问此时
Co 0.64。（>, =, <）
7、如图示管线，将支管A的阀门开大，则管内 以下参数如何变化？(↑,↓)

华理普通化学答案

华理普通化学答案

① CaO(s) + SO3(g) + 2H2O(l) = CaSO4•2H2O(s) ② C6H6(l) + 7 O2(g) = 6 CO2(g) + 3H2O(l) ③ 2Al(s) + Fe2O3(s) = 2Fe(s) + Al2O3(s) 解： ①
f H m / kJmol 1

1 2
/ kJmol 1 f Gm
－805.0
－95.27
－569.9
－228.59
r Gm, 298 = f G m ( SiCl4,g) +2× f G m (H2O,g)－ f G m (SiO2,石英)－4× f G m (HCl,g)
= [(－569.9)+2× (－228.59)－(－805.0)－4× (－95.27)] kJmol 1 = 159.0 kJmol 1 > 0 ∴ 各物质在标准状态下，反应不能正向进行。 ② CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) －137.30 －228.59 －394.38 0
= r H m －T× r S m = [－890.36－298× (－0.243)] kJmol 1 =－817.95 kJmol 1 r Gm



7) 用二氧化锰制取金属锰可采取下列两种方法： ① MnO2(s) + 2H2(g) = Mn(s) + 2H2O(g) ② MnO2(s) + 2C(s) = Mn(s) + 2CO(g) 上述两个反应在 25℃、100kPa 下能否自发进行？如果希望反应温度尽可能低一些，试通 过计算，说明采用何种方法比较好？ 解： ① MnO2(s) + 2H2(g) = Mn(s) + 2H2O(g)

教材习题解答

教材习题解答

第一章 习题一、填空题1．稀溶液的依数性包括 蒸气压下降 ， 沸点升高 ， 凝固点降低 ， 渗透现象 。

2．引起溶胶聚沉的诸多因素中，最重要的是 电解质的聚沉作用 。

3．在15℃和97 kPa 压力下，15 g 氮气所占有的体积为 13 升。

4．在20℃和97 kPa 压力下，0.842 g 某气体的体积是0.400 L ，这气体的摩尔质量是 52.89 g •mol -1 。

5．试比较下列溶液的沸点：0.1 mol •L -1蔗糖水溶液 ＜ 0.1 mol •L -1NaCl 水溶液 ＜ 0.1 mol •L -1Na 2SO 4水溶液。

6．试比较下列溶液的凝固点：0.1 mol •L -1蔗糖水溶液 = 0.1 mol •L -1甲醇水溶液 = 0.1 mol •L -1苯甲醇水溶液。

7．试比较下列溶液的渗透压：0.1 mol •L -1蔗糖水溶液 ＜ 0.1 mol •L -1NaCl 水溶液 ＜ 0.1 mol •L -1Na 2SO 4水溶液。

二、选择题1．下列溶液性质中哪一种不是依数性？ （ D ） A. 凝固点 B. 沸点 C. 渗透压 D. 颜色2．在容易聚沉的溶胶中加入适量的大分子物质溶液，以使溶胶的稳定性大大增加，这叫做什么作用？ （ B ）A. 敏化作用B. 保护作用C. 加聚作用D. 聚沉作用3．等体积：0.1 mol •L -1KI 和：0.1 mol •L -1AgNO 3溶液混合制成的AgI 溶胶，下列电解质中，聚沉能力最强的是 （ C ）A. Na 2SO 4B. MgSO 4C. FeCl 3D. K 3[Fe(CN)6]4．溶胶的基本特征之一是 （ D ） A. 热力学上和动力学上皆稳定的系统 B. 热力学上和动力学上皆不稳定的系统 C. 热力学上稳定而动力学上不稳定的系统 D. 热力学上不稳定和动力学上稳定的系统5．25℃时，0.01mol•kg -1的糖水的渗透压为∏1，而0.01mol•kg -1的尿素水溶液的渗透压为∏2，则 （ C ）A. ∏1<∏2B. ∏1>∏2C. ∏1=∏2D. 无法确定6．当AgNO 3的稀溶液与KI 的稀溶液作用时，若 AgNO 3过量时，此溶胶（ B ） A. 不带电 B. 带正电 C. 带负电 D. 无法确定7．加入下列哪一种溶液，能使As 2S 3胶体溶液凝聚最快 （ A ） A. Al 2(SO 4)2 B. CaCl 2 C. Na 3PO 4 D. MgCl 28．当不挥发性溶质溶于溶剂形成稀溶液后，则 （ A ） A. 溶剂蒸气压降低 B. 溶液的蒸气压升高C. 溶液的蒸气压不变D. 溶液的蒸气压可能升高也可能降低 三、是非题1．真实气体在低温高压下可以近似地看作理想气体。

第一章习题参考答案

第一章习题参考答案

第一章习题参考答案
第 解答：
引发剂的选择原则： 首先根据聚合实施的方法，从溶解度的角度确定引发剂的类型。如本体聚 合、油相单体悬浮聚合、有机溶液聚合等选择偶氮类和有机过氧化物类引发剂， 乳液聚合和水溶液聚合选择过硫酸盐类引发剂，也可以选择氧化-还原引发体系。 其次，是根据聚合温度选择半衰适当的引发剂，使聚合时间适中。 根据聚合釜的传热能力，在保证温度控制和避免爆聚的前提下，尽量选择高 活性引发剂，以提高聚合速率，缩短聚合时间，也可以降低聚合时间和减少引发 剂用量。 从操作控制的角度看，保持恒速反应最容易控制，针对实际聚合反应初期 慢，中期快，后期又转慢的特点，最好选择高活性与低活性复合型引发体系，通 过前高活性引发剂的快速分解以保证前期聚合速率加快，后期维持一定速率。 选择时还要考虑，引发剂不能反应体系其他成分发生反应。 在进行动力学研究时，多选择偶氮类引发剂，以防止发生诱导分解反应。 要考虑贮运安全、原料来源、合成难易和价格。
10
题
第一章习题参考答案
第 10 题
续解 高低活性引发剂并用的优点： 单独使用高活性引发剂的利与弊，有利之处是活性大，引发速度快，用量 少，引发剂残留量少，生产周期短；不利之处是放热集中，传热面利用率低、难 于控制。 单独使用低活性引发剂的利与弊，有利之处是反应平衡，容易控制，聚合热 容易导出；不利之处是反应速度慢，引发剂残留量大，生产周期长。 高低活性引发剂并用的优点是：充分发挥两者的优点，克服缺点；反应前期 利用高活性引发剂的作用使反应尽快进行，后期利用低活性引发剂的作用促进反 应彻底完成；能合理控制聚合反应过程，有效利用传热面积将聚合热导出；缩短 生产周期等。
CH2 CH2 CH2＝CH2 CH2－CH2 • ～CH H CH2－CH CH2－CH3 ～CH • CH2－CH CH2 CH3

华东理工 有机化学习题及解答

华东理工 有机化学习题及解答

华东理工有机化学习题及解答第一章 绪论1标记标明偶极矩方向。

(醇醚O 以sp 3 杂化)H-BrCH 2Cl 2CH 3OHCH 3OCH 3(1)(2)(3)(4)(5)(6)CH 3CH 3ClCl CCClCl CH 3CH 3CC解答：H-Br无CHHClClH(1)(2)(3)(4)(5)(6)O CH 3CH 3O CH 3Cl Cl CH 3CH 3CC2. 根据S 与O 的电负性差别，H 2O 与H 2S 相比，哪个有较强的偶极-偶极作用力或氢键？答案：电负性 O > S , H 2O 与H 2S 相比，H 2O 有较强的偶极作用及氢键。

3. 预测下列各对物质的酸性相对强弱。

(1) H 3O +和N +H 4 (2) H 3O +和H 2O (3) N +H 4和NH 3 (4) H 2S 和HS - (5) H 2O 和OH -解答：(1) H 3O +> N +H 4 (2) H 3O +>H 2O (3) N +H 4>NH 3 (4) H 2S>HS - (5) H 2O >OH -4．把下列各组物质按碱性强弱排列成序。

F -, OH -, NH 2-, CH 3-HF, H 2O, NH 3F -, Cl -, Br -, I -(1)(2)(3)解答：HF< H 2O< NH 3F -< OH -< NH 2-< CH 3-F ->Cl -> Br -> I -(1)(2)(3)5．下列物种哪些是亲电试剂？哪些是亲核试剂？H +, Cl +, H 2O, CN -, RCH 2-, RNH 3+, NO 2+, R CO +,OH -, NH 2-, NH 3, RO -解答：亲电试剂 H +, Cl +, RNH 3+,NO 2+, R ―C=O +亲核试剂 H 2O, CN -, RCH 2-,OH -, NH 2-, NH 3, RO -第二章烷烃1．用中文系统命名法命名或写出结构式。

华东理工大学化工简答题真题汇总

华东理工大学化工简答题真题汇总

华东理工大学化工简答题真题汇总第一章流体流动1.什么是赛道？什么是流线型？为什么流线不相交？99答案：轨迹是同一流体粒子在不同时间所占据空间的连接；流线是采用欧拉法考察的结果，流线上各点的切线表示该点的速度方向；因为同一点只有一个速度，由此可知，流线互不相交。

2.动能修正系数α为什么总是大于或等于1？试着解释一下为什么？003.简述数学模型法规划实验的主要步骤。

00、03、06、10答：数学模型实验的研究方法是基于对研究过程的深刻理解，并按照以下主要步骤进行工作：①将复杂的真实过程本身化简成易于用数学方程式描述的物理模型；②将所得到的物理模型进行数学描述即建立数学模型；③通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数。

4.流体流动期间的稳定性意味着什么？平稳性是什么意思？015.简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。

01、04答：因次分析法的具体步骤：① 找出影响过程的自变量；② 确定自变量涉及的基本维度；③构造因变量和自变量的函数式，通常以指数方程的形式表示；④用基本因次表示所有独立变量的因次，并出各独立变量的因次式；⑤依据物理方程的因次一致性原则和π定理得到准数方程；⑥通过实验归纳总结准数方程的具体函数式。

6.层流与湍流的本质区别是什么？02答：湍流最基本的特征是径向速度脉动。

流体在管内流动时，只有轴向速度，没有径向速度，牛顿流体服从牛顿粘性定律；然而，在湍流中，当流体颗粒沿着管道流动时，也存在径向随机脉动。

这种脉动加速了径向动量、热量和质量的传质。

动量的传递不仅源于分子运动，还源于流体粒子的横向脉动速度。

7.非牛顿流体中，塑性流体的特点是什么？02、05、06、10答：高固体含量的悬浮液通常表现出塑性机械特性，也就是说，只有当施加的剪切应力较大时于某一临界值（屈服应力）之后才开始流动，流动发生后，通常具有剪切稀化性质，也可能在某一剪切率范围内有剪切增稠现象。

8.什么是流体流动的边界层？边界层分离的条件是什么？03答：由于流体粘性的作用，靠近壁面的流体将相继受阻而降速，随着流体沿壁面前流动，流体受影响的区域逐渐扩大，而流速降为未受边壁影响流速的99%以内的区域即为边界层。

华理考研教程《高分子化学》习题与解答

华理考研教程《高分子化学》习题与解答

O
O
结构单元： H N (C H 2)10N H 和 C (C H2)8C
O
O
[ HN(C H2)10NHC (C H2)8C ]
(6)加聚反应
nOC N(C H2)6NC O + HO(C H2)2OH
O
O
[ C NH(C H2)6NH C O(C H2)2O ]n
结构单元：
O
O
C NH(CH2)6NH C
(2)、(3)、(4)三例中聚合物的结构与反应物相对量有无关系？若有关系请说明之。
2. 苯酚～甲醛缩聚体系的平衡常数 K 为 1000，聚酯体系的 K 仅为 4～10。如何从这两 个数值来说明这两个缩聚体系生产条件的不同？
3. 计算等物质量己二酸和己二胺在反应程度 P 为 0.500、0.800、0.900、0.950、0.970、 0.980、0.990 和 0.995 时的 X n 及数均分子量。
O C ]n
(4) 单体为甲醛
nC H2O
[C H2O ]n
(5) 单体为环氧乙烷
或单体为乙二醇
或单体为氯乙醇
(6) 单体为
４.解： （7） 高分子化合物，高分子材料； 高分子化合物指的是由多种原子以相同的，多次重复的结构单元通过共价键连接起来 的，分子量是 104~106 的大分子所组成的化合物。 高分子材料 （8） 结构单元，重复单元，聚合度； 构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合称为结构单元。 聚合物中化学组成相同的最小单位称为重复单元。 高分子链中重复单元的重复次数称为聚合度。 （9） 分子量的多分散性，分子量分布，分子量分布指数； 聚合物是分子量不等的同系物的混合物，其分子量或聚合度是一平均值。这种分子量 的不均一性称为分子量的多分散性 分子量多分散性可用分子量分布曲线表示。以分子量为横坐标，以所含各种分子的重 量或数量百分数为纵坐标，即得分子量的重量或数量分布曲线。 分布指数用来表示分子量分布宽度，定义为：

有机化学 华东理工大学第二版思考题答案

有机化学 华东理工大学第二版思考题答案

有机化学 华东理工大学第二版第一章 绪论思考题1-1：请区别下列化合物是无机物还是有机物 NaHCO 3 金刚石 CaC 2 淀粉 棉花 淀粉和棉花是有机物思考题1-2 指出下列化合物所含官能团的名称和所属类别：（1）CH 3-CH 2-NH 2 （2）CH 3-CH 2-SH （3）CH 3-CH 2-COOH （4）CH 3-CH 2-CH 2-Cl （5）CH 3COCH 3 （6）C 6H 5NO 2开链化合物：1-5；芳香环类：6官能团：氨基、巯基、羧基、卤素、羰基、硝基思考题1-3 写出下列化合物的Lewis 结构式并判断是否符合八隅规则 A 氨 B 水 C 乙烷 D 乙醇 E 硼烷(BH 3)N HHHC HHHC HH HB HHH硼烷不符合八隅规则思考题1- 4 比较下列化合物中的C-H 与C-C 键长 A 乙烷 B 乙烯 C 乙炔C-H 键长次序：A > B > C ；C-C 键长次序：A > B > C思考题1-5：请写出下列化合物Lewis 结构式，并指出形式电荷甲烷 H 3N —BH 3 [H 2CNH 2]+ (CH 3)2O —BF 3 [CH 3OH 2]+ N H HHOH 3CH 3CC HHH HB HHH CH HNHHB HH H C HHH OHH思考题1-6：请写出下列化合物共振共振结构式N HOOOHNHO思考题1-7：请写出下列化合物共振结构式，并比较稳定性大小和主要共振式。

A[CH 3OCH 2]+BH 2C=CH —CH 2+CH 2C=CH —NO 2H 2C —CH=CH 2C H HHOCHHC HHH OCH次要共振式主要共振式A BH 2C=CH —CH 2++主要共振式主要共振式CH 2CH CNO OH 2CH C NO OH 2CH CNO O主要共振式主要共振式次要共振式思考题1-8：请解释下列异构体沸点差异。

第一章 概论习题参考答案

第一章 概论习题参考答案
SiHCl3 (g) + H2 (g) = Si (s) + 3HCl (g) （吸热）
半导体级硅纯度为 99. 9999999 % ，也就是平均十亿 个硅原子中才有一个杂质原子。
2
2、列出常规直拉法制备单晶硅棒的基本工艺过程？ ① 引晶 ② 缩颈 ③ 放肩 ④ 等径生长 ⑤ 收尾
3
3、继续增大硅片直径的主要原因是什么？给出更大直径硅 片的三个好处。
极 串 联 电 阻 rCS 小 、 饱 和 电 压
VCES 小，又希望 epi 低一些。
这两者是矛盾的，需加以折衷。
8
7、什么是摩尔定律？
• 摩尔预言：IC 的集成度每1.5年翻一番，即每3年 乘以4。
• 由此推得IC 发展的另一些规律为： • 建立一个芯片厂的造价也是每3年乘以4。 • 线条宽度每 4 ~ 6 年下降一半。 • 芯片上每个器件的价格每年下降 30% ~ 40% 。
7
6、在双极型集成工艺中，外延层厚度的设计有怎样的要求？ 外延层电阻率的选择为什么要进行折中考虑？
外延层厚度（Tepi）≥基区杂质结深+收集区厚度+埋层上 推距离+后续各工序中生长氧化层所消耗的外延层厚度。
为了使结电容小、击穿电压 BVCBO高，以及在以后的热处理 过程中外延层下推的距离小，
epi 应选得高一些；为了使集电
① 主要原因是：增大硅片直径给硅片制备带来成本利润。 ② 更大直径硅片的三个好处：
a. 更大直径硅片意味着有更大表面积，每个硅片上可制 作更多芯片，每个芯片的加工和处理时间减少，设备 生产效率提高；
b. 更大直径硅片的边缘芯片减少了，转化为更高的生产 成品率；
c. 可制作更高集成度的芯片。
4

华东理工物理化学 第一章1

华东理工物理化学 第一章1

第三章 多组分系统的热力学，逸度和
活度
第四章 相平衡
第五章 化学平衡
华东理工大学
East China University of Science And Technology
第 1章 物质的pVT关系
和热性质
华东理工大学
East China University of Science And Technology
华东理工大学
East China University of Science And Technology
平衡篇
平衡是过程的极限。任何实际过程都是从
不平衡状态趋向于平衡状态。本篇在宏观层次上
介绍化学变化包括 pVT变化和相变化达到平衡时
的特征和规律。
目
录
第一章 物质的pVT关系和热性质
第二章 热力学定律和热力学基本方程
1-1 引 言
1. 物质的聚集状态
◆ 三种主要的聚集状态
气体（g）、液体（l）和固体（s）
气体和液体——流体（fl ）
液体和固体——凝聚态（cd） ◆ 液晶 —— 由棒状或扁盘状分子构成的物质 可处于的一种特殊的状态，有流动性，但分子 有明显的取向，具有能产生光的双折射等晶体
的特性。
2. 决定物质聚集状态的两个因素
物质是由分子构成的。 ◆ 一方面分子处于永不休止的热运动之中，主要 是分子的平动、转动和振动 —— 无序的起因；
◆ 另一方面，分子间存在着色散力、偶极力和诱 导力，电子云之间的斥力，有时还可能有氢键或电荷 转移 —— 使分子趋向于有序排列。
分子的热运动和分子间力这两方面的相对强 弱不同，物质就呈现不同的聚集状态，并表现出
不同的宏观性质。
3. 两类基本的宏观平衡性质 ◆ pVT 关系，即一定数量物质的压力、 体积和温度间的依赖关系。 ◆ 热性质，主要是热容、相变焓、生成 焓、燃烧焓等；熵也是一个重要的热性质。 它们是在宏观层次应用热力学理论研究 平衡规律时，必须结合或输入的物质特性。

华东理工大学大学物理第一章课后习题答案

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第一章 质点的运动规律1、电子受到磁力后，在半径为R 的圆形轨道上，以速率v 从O 点开始作顺时针方向的匀速率圆周运动，当它经过R 330cos R 2OP 0==圆周时，求：（1）电子的位移； （2）电子经过的路程等于多少； （3）在这段时间内的平均速度； （4）在该点的瞬时速度。

解：（1）R 330cos R 2OP 0===方向与x 轴成60°（2） R 34R 232S π=π⨯= （3）v3R4v R 232t π=π⨯=∆ π=π=∆=∴4v 33v3R 4R 3tOP v 方向与x 轴成60° （4）速度v ，方向与x 轴成-30°2、已知质点的位矢随时间的函数形式为()j t sin i t cos R rω+ω=，式中R ，ω为常量求：（1）质点的轨迹；（2）速度和加速度，并证明其加速度总指向一点。

解:（1）t cos R x ω=t sin R y ω= 运动轨迹：222R y x =+ （2）j t cos R i t sin R dt rd v ωω+ωω-==r j t sin R i t cos R dtv d a 222 ω-=ωω-ωω-==由上式可知加速度总是指向圆心。

x3、某质点的运动方程为j bt i bt 2r 2+= （b 为常数），求：（1）轨道方程；（2）质点的速度和加速度的矢量表示式； （3）质点的切向加速度和法向加速度的大小。

解：（1）由2bt y bt 2x == 得轨迹方程b4x y 2=（2）[]j bt 2i b 2j bt i bt 2dtddt r d v 2 +=+==[]j b 2j bt 2i b 2dtd dt v d a =+==（3）()222y 2x )bt 2(b 2v v v +=+=222t t1bt2)bt 2()b 2(dt d a +=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=22222t 2n t1b 2)t1bt 2()b 2(a a a +=++=-=4、路灯距地面高度为 H ，行人身高为h ，匀速度v 0背离路灯行走，多大？解：设人的位移为x ，人影的位移为L 由几何关系 HLh x L =-得 x hH H L -=0v hH Hdt dx h H H dt dL v -=-==∴ 5、质点沿半径为0.1m 的圆周运动，其角位移用下式表示θ=2+4t 3式中θ为弧度(rad), t 的单位为s, 求：（1）t=2s 时，质点所在位置的切向加速度和法向加速度的大小；（2）当θ为何值时，其加速度和半径成450角。

【免费下载】华东理工大学物理化学第1 2章练习题答案

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第1章 物质的pVT 关系和热性质基本概念1. (1) (3)。

2. (1)分子无体积；(2)分子间无相互作用。

3. 气。

4. 气液共存区的边界线；不稳定区的边界线。

，得到普遍化的范德375.0ccc c ==RT V p Z 华方程以及对应状态原理。

5. a 气体；b 饱和气体；c 气液共存；d 饱和液体；e 液体。

6. 不能，MPa8.59=p 7. 状态一定，状态函数的量值一定；状态函数量值的变化仅与系统的初终状态有关。

对于一个均相系统，如果不考虑除压力以外的其他广义力，为了确定平衡态，除了系统中每一种物质的数量外，还需确定两个独立的状态函数。

8. (1) ，(2)。

变p p =变变变变p p =9. (1) 封闭系统；(2) 封闭系统，恒容过程，非体积功为零；(3) 封闭系统，恒压过程，非体积功为零。

10. 压力为0.1MPa 下处于理想气体状态的气态纯物质。

压力为0.1MPa 下的液态和固态纯物质。

压力为0.1MPa 下浓度为或的理想稀溶液中的溶质。

3dm mol 1-⋅1kg mol 1-⋅11. 降低；＝。

12. 。

从数量上统一表达反应进行的程度。

BB B )0(νζn n -=13. < ， =。

14. ＝， <。

15. ＝， >。

16. (1)×； (2)×；(3)√。

17. 实验测定；经验半经验方法；理论方法。

18. 反应前后气体的物质的量之差。

计算题1. 解：mol1071.6mol )15.27330(3145.8101001021.169363--⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⨯⨯⨯⨯==RT pV n []211122112211 )-(1 M y M y n M n y M y n M n M n m +=+=+=[]2211) -( M M M y n +=836.001.4601.30101.461071.6219.0132121=-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=-⋅⎪⎭⎫⎝⎛-=∴-M M M n m y 2. 解：以“1”代表空气，以“2”代表H 2O ，()mol613.0mol 15.273253145.8100.1510325.1013311=⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯⨯⨯==-RT pV n 3.174kPakPa 01982.0613.001982.0325.10121222=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=+⋅==n n n p y p p 331121dm 5.15dm 0.15613.001982.0613.0=⨯+=⋅+=V n n n V 3. 解：以“1”代表NO ，以“2”代表“Br 2”，以“3”代表NOBr开始时，p 1(0) = 23.102kPa9.76kPa Pa 10055.13003145.8)81.159/660.0()/()0(32222=⨯⨯⨯===-V RT M m V RT n p 平衡时，[]3213323132121)0()0(21)0()0(p p p p p p p p p p p p -+=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-=++=[]14.25kPa kPa )737.2576.9102.23(2)0()0(2213=-+=-+=∴p p p p 8.85kPakPa )25.14102.23()0(311=-=-=p p p 2.64kPa kPa )25.142176.9(21)0(322=⨯-=-=p p p 4. 解： ， ， ()RT b V p =-m b pRTV +=m 1,m 2,m kV V =即， kb p RT k b p RT k b p RT +=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+112⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=-21121)1(p p k p RT p RT p RT k k b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅-=∴21111p p k p RT k b 133mol m 10132.5101.3250.01107510101.325273.15)(08.31450.01107511-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⨯+⨯⋅-=135mol m 102.437--⋅⨯=A3*m 3444N r V b ⋅⋅==π0.134nmm 100.134m 10022.61610437.2316393/12353/1A =⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∴--ππN b r 5. 解：(1) I ，液－固；II ，气－液；III ，气－固。

华东理工高化试题库完整

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第一章绪论一、习题1.与低分子化合物比较，高分子化合物有何特征?2.何谓高分子化合物?何谓高分子材料？3.何谓高聚物?何谓低聚物?4.何谓重复单元、结构单元、单体单元、单体和聚合度？5.什么是三大合成材料?写出三大合成材料中各主要品种的名称、单体聚合的反应式，并指出它们分别属于连锁聚合还是逐步聚合。

能否用蒸馏的方法提纯高分子化合物?为什么？6.什么叫热塑性?什么叫热固性？试举例说明。

7.什么叫等规(全同立构)、间规(间同立构)和无规聚合物？试举例说明之。

8.何谓聚合物的序列结构？写出聚氯乙烯可能的序列结构。

9.高分子链结构形状有几种？它们的物理、化学性质有什么特点？10.何谓分子量的多分散性?如何表示聚合物分子量的多分散性?试分析聚合物分子量多分散性存在的原因。

11.聚合物的平均分子量有几种表示方法，写出其数学表达式。

12.数均分子量M n和重均分子量M w的物理意义是什么?试证明府M w≥M n13.聚合度和分子量之间有什么关系？计算中对不同聚合反反应类型的聚合物应注意什么？试举例加以说明。

14.如何用实验测定一未知单体的聚合反应是以逐步聚合，还是连锁聚合机理进行的。

15.写出下列单体形成聚合物的反应式。

指出形成聚合物的重复单元、结构单元、单体单元和单体，并对聚合物命名，说明属于何类聚合反应。

(1) CH2CHCl(2)CH2CHCOOH(3)OH(CH2)5COOH(4) CH2CH2CH2O(5)H2N(CH2)6NH2+HOOC(CH2)8COOH(6)OCN(CH2)6NCO+HO(CH2)4OH16.试写出下列单体得到链状高分子的重复单元的化学结构。

(1)α-甲基苯乙烯(2)偏二氰基乙烯(3)α-氰基丙烯酸甲酯(4)双酚A+环氧氯丙烷(5)对苯二甲酸+丁二醇(6)己二胺+己二酸17.写出下列各对聚合物的聚合反应方程式，注意它们的区别(1)聚丙烯酸甲酯和聚醋酸乙烯(2)聚己二酰己二胺和聚己内酰胺(3)聚丙烯腈和聚甲基丙烯腈（5）聚己(内)酰胺的单体为己内酰胺或氨基己酸。

华东理工高化题库

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第一章 绪 论一、习题1. 与低分子化合物比较，高分子化合物有何特征?解：与低分子化合物相比，高分子化合物有以下主要特征： (1)高分子化合物分子量很大，分子往往由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成； (2)即使是一种“纯”的高分子化合物，它也是化学组成相同而分子量不等，结构不同的同系聚合物的混合物。

它具有分子量和结构的多分散性；(3)高分子化合物的分子有几种运动单元；(4)高分子化合物的结构非常复杂，需用一次、二次和三次结构来描述它。

一次结构是指一个大分子链中所包含的结构单元和相邻结构单元的立体排布。

二次结构是指单个大分子链的构象或聚集态类型。

三次结构是指形成复杂的高分子聚集体中大分子的排列情况。

2. 何谓高分子化合物?何谓高分子材料？解：高分子化合物是指由多种原子以相同的，多次重复的结构单元通过共价键连接起来的，分子量是104-106的大分子所组成的化合物。

高分子材料是指以高分子化合物为基本原料，加上适当助剂，经过一定加工制成的材料。

3. 何谓高聚物?何谓低聚物?解：物理化学性能不因分子量不同而变化的高分子化合物称为高聚物。

反之，其物理和化学性能随分子量不同而变化的聚合物成为低聚物。

但也有将分子量大于一万的聚合物称为高聚物，分子量小于一万的聚合物称为低聚物。

4. 何谓重复单元、结构单元、单体单元、单体和聚合度？解：聚合物中化学组成相同的最小单位称为重复单元(又称重复结构单元或链节)。

构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原于组合称为结构单元。

聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元称为单体单元。

能形成高分子化合物中结构单元的低分子化合物称为单体。

高分子链中重复单元的重复次数称为聚合度。

5. 什么是三大合成材料?写出三大合成材料中各主要品种的名称、单体聚合的反应式，并指出它们分别属于连锁聚合还是逐步聚合。

解：三大合成材料是指合成塑料、合成纤维和合成橡胶。

(1)合成塑料的主要品种有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等。

华东理工化工原理思考题

华东理工化工原理思考题

华东理工化工原理思考题第一章流体流动问题1.什么是连续性假定质点的含义是什么有什么条件答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。

质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。

问题2.描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。

问题3.粘性的物理本质是什么为什么温度上升,气体粘度上升,而液体粘度下降答3．分子间的引力和分子的热运动。

通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。

液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。

问题4.静压强有什么特性答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。

问题5.图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8某10-3m2，水和容器总重10N。

(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。

2）内部压强p=ρgh=1000某9.81某0.5=4.91kPa；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R1、R2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R1与R2有何变化？(说明理由)答6．容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R2减小。

R1不变，因为该U形管两边同时降低，势能差不变。

问题7.为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g，所以H增加，压差增加，拔风量大。

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第一章习题解
1-1.水流进高为h =0.2m 的两块宽平板之间的通道，如图1-52所示。

已知：通道截面具有速度分布2007575x u ..y =-。

求：通道截面平均速度U 。

解：由式（1-3）得通道截面平均速度
()0.12
20.0757.51
0.21
0.05m /s
-⨯=
⨯=⎰
⎰
x A
u dA U =
A
y dy
1-2.如图1-53所示，在一密闭容器内装有水及油，密度分别为ρ水＝998.1kg /m 3,，ρ油＝850kg /m 3，油层高度h 1=350mm ，容器底部装有水银(ρ水银＝13600 kg /m 3)液柱压力计，读数为R =700mm ，水银面的高度差h 2=150mm
，求容器上方空间的压力p。

解：在图1-53中，U 型管上取控制面Ⅰ，两侧压力相等。

由式（1-20）流体静力学的平衡定律得
()1210油水水银p +ρgh +ρg R +h -h =p +ρgR
将大气压5
0 1.013310P a =⨯p 和其它已知数据代入上式，
可得容器上方空间的压力
5
1.8710Pa =⨯p
1-3.如图1-54所示，已知容器 A 中水面上的压力为p A =1.25大
气压，压力计中水银面的差值 h 1=0.2m ,h 2=0.25m ,h =0.5m, ρH 2O =1000kg/m 3,ρHg =13550kg/m 3。

求：容器B 中压力p B 。

解：在图1-54中，各U 型管上取控制面Ⅰ、Ⅱ，各控制面两侧压力相等。

设中间管中空气压力为p ，并忽略空气密度。

由式（1-20）流体静力学的平衡定律得
()2A H O 1H g 1
B H g 2
⎧⎪⎨
⎪⎩p +ρg h +h =p +ρgh p =p +ρgh ()()2B A H O 1Hg 12p =p +ρg h +h -ρg h +h
将55
A 1.25 1.013310 1.26710Pa =⨯⨯=⨯p 和其它已知数据代入上式，可得容器
B 中压力
4
B 7.3810Pa =⨯p
1-4.证明：单位时间单位面积动量的量纲与单位面积力的量纲相同。

证明：单位时间单位面积动量为
m u A t
，量纲为2
2
kg m /s kg m s
m s
⋅=
⋅⋅；
单位面积力为F A
，量纲为
2
2
2
2
N kg m /s kg m
m
m s
⋅==
⋅。

两者量纲相同
图1-52
图1-54
图1-53
1-8.流体以2
34
x u y y =
-流过平板，试求距板面0.15米处的切应力。

已知μ =3.3×
10- 4
Pa.s 。

解：由式（1-30）可求距板面0.15米处的切应力为
4
4
0.15m
0.15m
332 3.310
20.15 1.510Pa 44--==⎛⎫
⎛⎫==-=⨯⨯-⨯=⨯ ⎪
⎪⎝⎭
⎝⎭
x yx y y du τμ
μy dy
1-9.润滑系统简化为两平行金属平面间的流动，其间润滑油的粘度为10.0cP 。

下表面以力0.45N 拖动，作用面积为4.6m 2，板间距为3.1mm ，运动定常。

（1）试计算下表面上的剪切应力；
（2）若上表面静止，计算下表面处流体的运动速度； （3）若板间流体改为20℃的水或空气，重复上述计算；（20℃的水粘度为1.0cP ，空气粘度为0.018cP ）
（4）用简图表示速度分布；
（5）根据计算和简图，对粘度在动量传递中的作用作简单结论。

解：（1）由式（1-21）可求得下表面上的剪切应力
0450098Pa 46
F ..A .τ=
==
（2）根据题意，板间流体的速度分布为线性分布，由式（1-30）得
x du U
τμμ
dy h
== 则下表面处流体的运动速度
3
3
00983110003m /s 10010
h ..U .μ
.τ--⨯⨯=
=
=⨯
（3）20℃的水
3
3
00983110
03m /s 1010
h ..U .μ
.τ--⨯⨯=
=
=⨯
20℃的空气 3
3
00983110169m /s 001810
h ..U .μ
.τ--⨯⨯=
=
=⨯
（4）表示速度分布的简图，见习题1-9附图。

（5）不同流体粘度各异，粘度是影响传递过程的重要物性。

1-11.对正在加热中的钢板，其尺寸长×宽×厚为1.5m×0.5m×0.025m ，两侧温度分别为15℃和95℃，试求温度梯度。

如果改为铜板和不锈钢板，假定通过壁面传热量相同，则温度梯度又将如何变化。

解：查附录三得热导率k ：钢45W /m·℃，铜377W /m·℃，不锈钢16W /m·℃。

根据题意，假定钢板内温度沿厚度呈线性分布，有温度梯度 o
95153200C/m 0025
dT dy .-== 通过壁面传热量，由式（1-37）得
2
453200144000J/m s y dT q k dy
=-=-⨯=-⋅
上式中负号表示传热方向与温度梯度相反。

假定通过壁面传热量相同，铜板的温度梯度
o
144000382C /m 377
y q dT dy k -=-=-=
习题1-9附图
不锈钢板的温度梯度
o
1440009000C /m 16
y q dT dy k -=-=-=
1-13.输送蒸汽的2in 钢管，内径0.052m ，壁厚0.004m ，外包0.0508m 厚85%氧化镁，再包0.0508m 厚软木。

若管内表面温度为394.3K ，软木外表面温度为305.4K ，试求每小时单位管长的热损失。

已知热导率：钢45.17W/m·K ，氧化镁0.069W/m·K ，软木0.052W/m·K 。

解：本题为圆管多层保温问题。

对管壁、氧化镁保温层、软木保温层，由式（1-73）得
()
121212Q T T k L ln R /R π-=、()
232322Q T T k L ln R /R π-=、()
343432Q
T T k L
ln R /R π-=
将以上各式相加，整理得每小时单位管长的热损失
()()()
()()()14
21324312322239433054
0030026008080030131600808245171200691
200521
2353W 84708J/h
T T Q ln R /R ln R /R ln R /R k L k L k L
..ln ./.ln ./.ln ./.....ππππππ-=
++
-=
+
+
⨯⨯⨯⨯⨯⨯==
1-17.直径为0.7mm 的热电偶球形接点，其表面与被测气流间的对流给热系数为400W/m 2
.K ，计算初始温度为25℃的接点置于200℃的气流中，需多长时间其温度才能达到199℃。

(已知接点k =20W/m.K ，C P =400J/kg.K ，ρ=8500kg/ m 3
) 解：先由式（1-77）判别
3
3
3
2
4000710
6
23310
016620
--⨯⨯=
=
=
=
=⨯<⨯h d
hV
hd
.Bi ..kA k d k π
π
可用集总参数法计算，由式（1-79）求解。

60-
-
-==-P P hA
h
t t
f C V
C d
f
T T e
e
T T ρρ
代入数据
3
6400
85004000710
199********
-⨯-
⨯⨯⨯-=-t
.e
则需时间为
51s =t .
1-18.一半无限大铝板,初始温度为450℃,突然将其表面温度降低到150℃,试计算离铝板表面40mm 处温度达到250℃时所需的时间,以及在此期间内单位表面传出的热量。

(已知k =430W/m.K ，a =0.3m 2/h )
解：此题为半无限大平壁升温，由式（1-82）得
()02501500333450150
--=
==--s s
T T .erf T T η
查附录五得
0305==
=
.η所需时间
516s =t .
此期间内单位表面传出的热量，由式（1-84） (
)
(
)
82
02243015045011510J/m =-=⨯⨯-=-⨯s Q k T T .
负号表示传出热量。