(完整版)化工热力学(第三版)答案陈钟秀

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⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T 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igP 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 igP⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，错误！未找到引用源。

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B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误！未找到引用源。

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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⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T 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igP 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 igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，U =()1121T PPR C igP ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，H =1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，U = 0 ，H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，U =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11211ig P C R igPP P R V P R C ，H =1121T P P C igP C R ig P ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。

2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。

解：甲烷的摩尔体积V = m 3/1kmol= cm 3/mol查附录二得甲烷的临界参数：T c = P c = V c =99 cm 3/mol ω= (1) 理想气体方程P=RT/V=××10-6=(2) R-K 方程2 2.52 2.560.5268.314190.60.427480.42748 3.2224.610c c R T a Pa m K mol P -⨯===⋅⋅⋅⨯ 53168.314190.60.086640.08664 2.985104.610c c RT b m mol P --⨯===⨯⋅⨯ ∴()0.5RT a P V b T V V b =--+()()50.5558.314323.15 3.22212.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---⨯=--⨯⨯⨯+⨯=(3) 普遍化关系式323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+∵ c r ZRTP P P V == ∴c r PV Z P RT =654.61012.46100.21338.314323.15cr r r PV Z P P P RT -⨯⨯⨯===⨯迭代：令Z 0=1→P r0= 又Tr=，查附录三得：Z 0= Z 1=01Z Z Z ω=+=+×=此时，P=P c P r =×=同理，取Z 1= 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。

∴ P=2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、正丁烷的摩尔体积。

化工热力学课后答案（第三版）陈钟秀编著 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。

解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008(1) 理想气体方程P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa(2) R-K 方程 ∴()0.5RT aP V b T V V b =--+ =19.04MPa (3) 普遍化关系式323.15190.61.695r c T T T === 124.6991.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+∵ c r ZRTP P P V == ∴ c r PVZ P RT=迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。

∴ P=19.22MPa2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。

已知实验值为1480.7cm 3/mol 。

解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.193（1）理想气体方程V=RT/P=8.314×510/2.5×106=1.696×10-3m 3/mol误差：1.696 1.4807100%14.54%1.4807-⨯=（2）Pitzer 普遍化关系式对比参数：510425.2 1.199r c T T T === 2.53.80.6579r c P P P ===—普维法∴ 01.61.60.4220.4220.0830.0830.23261.199rB T =-=-=-01cc BP B B RT ω=+=-0.2326+0.193×0.05874=-0.2213 11c r c rBP BP PZ RT RT T =+=+=1-0.2213×0.6579/1.199=0.8786 ∴ PV=ZRT→V= ZRT/P=0.8786×8.314×510/2.5×106=1.49×10-3 m 3/mol 误差：1.49 1.4807100%0.63%1.4807-⨯=2-3.生产半水煤气时，煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下，76%（摩尔分数）的碳生成二氧化碳，其余的生成一氧化碳。

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⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T 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igP 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 igP⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，错误!未找到引用源。

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B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误!未找到引用源。

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H = 0 。

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第四章习题一、概念：混合性质变化：溶液的性质与构成溶液各纯组分性质总和之差。

偏摩尔性质：在恒温、恒压下，物系的广度性质随某种组分摩尔数变化率。

超额性质：在相同T,P,x 下，真实溶液与理想溶液的热力学性质之差值。

理想溶液：在任何指定的温度和压力下，在整个组成范围内，溶液中的每一个组分i 的逸度都与它的摩尔分数呈比例关系，用数学式表示：活度及活度系数：溶液中组分i 的逸度与在溶液T,P 下组分i 的标准态逸度的比值；实际溶液对理想溶液的偏差，而这种偏差程度常用活度系数来衡量。

二、简答1、在化工热力学中引入偏摩尔性质的意义何在？在恒温、恒压下，物系中某组分摩尔数的变化所引起物系的一系列热力学性质的变化。

2、简述Gibbs-Duhem 方程的用途。

(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。

3、说明在化工热力学中引入逸度计算的理由。

在解决实际体系的相平衡和化学平衡计算，直接使用化学位很不方便，常常要借助于辅助函数：逸度或活度。

4、解释活度定义中的标准态，为什么要引入不同的标准态？由于活度有不同标准态，所以计算出的标准溶解自由焓随所用活度标准态的不同而有不同值。

但无论用哪种活度标准态，对已定条件下的冶金反应，算出的自由焓变量ΔG 将永有同一值。

5、混合物的逸度和逸度系数与它的组元逸度和逸度系数有什么关系？溶液性质偏摩尔性质二者关系式三、判断1、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 。

×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、对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。

×4、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。

×5、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。

第六章习题一、概念：节流膨胀：高压流体经过节流阀后迅速膨胀到低压的过程。

等熵效率S η：。

对膨胀做功过程，不可逆绝热过程的做功量与可逆绝热过程的做功量之比。

节流效应：流体进行节流膨胀时，由于压力变化而引起的温度变化。

（也叫Jouli-Thomson效应）制冷系数ε：评价蒸汽压缩制冷循环的技术经济指标，为制冷装置提供的单位制冷量0q 与压缩单位质量制冷剂所消耗的功量S W 之比。

微分等熵膨胀效应系数：等熵膨胀时，压力的微小变化所引起的温度变化，用S µ表示。

微分节流效应系数：等焓节流时，微小压力变化所引起的温度变化，用H P T )(H ∂∂=α表示。

二、问题1.蒸汽动力循环中各过程热力学分析，画出装置图及温熵图和焓熵图。

P1752.提高蒸汽动力循环热效率的方法。

改变蒸汽的参数可以提高循环的热效率：（1）提高汽轮机的进汽温度及进汽压力。

（2）降低汽轮机出口蒸汽的压力。

3.节流膨胀与作外功的绝热膨胀原理、应用。

P1844.蒸汽压缩制冷循环中各过程热力学分析，画出装置图及温熵图。

P1885.制冷剂选择原则。

（1）大气压力下沸点低；（2）常温下的冷凝压力应尽可能的低，以降低对冷凝器的耐压与密封的要求；（3）汽化潜热大，减少制冷剂的循环量，缩小压缩机的尺寸；（4）具有较高的临界温度与较低的凝固温度，使大部分的放热过程在两相区内进行；（5）具有化学稳定性、不易燃、不分解、无腐蚀性。

6.多级压缩制冷的原理。

P1927.复叠式制冷的特点。

①使用两种（或两种以上）制冷剂；②各自构成独立的制冷循环；③低温度级的蒸发器是更低温度级的冷凝器。

2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。

解：甲烷的摩尔体积V = m 3/1kmol= cm 3/mol查附录二得甲烷的临界参数：T c = P c = V c =99 cm 3/mol ω=(1) 理想气体方程P=RT/V=××10-6=(2) R-K方程2 2.52 2.560.5268.314190.60.427480.42748 3.2224.610c c R T a Pa m K mol P -⨯===⋅⋅⋅⨯ 53168.314190.60.086640.08664 2.985104.610c c RT b m mol P --⨯===⨯⋅⨯ ∴()0.5RT a P V b T V V b =--+()()50.5558.314323.15 3.22212.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---⨯=--⨯⨯⨯+⨯=(3) 普遍化关系式323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+∵ c r ZRTP P P V == ∴ c r PVZ P RT=654.61012.46100.21338.314323.15cr r r PV Z P P P RT -⨯⨯⨯===⨯迭代：令Z 0=1→P r0= 又Tr=，查附录三得：Z 0= Z 1=01Z Z Z ω=+=+×=此时，P=P c P r =×=同理，取Z 1= 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。

∴ P=2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、正丁烷的摩尔体积。

第五章习题一、概念：热力学效率：理想功和实际功的比值。

有效能：一定形式的能量，可逆变化到给定环境状态相平衡时，理论上所能作出的最大有E表示。

用功，用X熵增原理：孤立体系经过一个过程时，总是自发的向熵增大的方向进行，直至熵达到它的最大值，体系达到平衡态。

Carnot循环：卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程构成的最简单的理想循环：等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩、绝热可逆压缩。

理想功：系统的状态变化以完全可逆方式完成，理论上产生最大功或者消耗最小功。

损失功：系统在相同的状态变化过程中，不可逆过程的实际功与完全可逆过程的理想功之差稳态流动过程：指流体流动途径中所有各点的状况都不随时间而变化，系统中没有物料和能量的积累。

有效能效率：对于一个设备或过程，收益的有效能与提供给它的有效能的比值。

有效能分析法：根据热力学第一、二定律和有效能的定义，计算过程或装置中各种物流和能流的有效能，作出有效能衡算，确定过程或装置的有效能效率，评价能量利用情况，揭示有效能损失的原因，指明减少损失、提高热力学完善程度的方向，这种热力学分析方法称为有效能分析法。

二、选择1.能量衡算法用于过程合理用能分析（）。

A.是最可取的B.与熵分析法具有相同功效C.不能指出用能不合理之处D.能抓住合理用能的实质之处2．对于任何实际过程，总无效能必（）。

A.减少B.增加C.守恒D.不确定3.气体经过稳流绝热膨胀，对外做功，如忽略宏观动能、位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值（）。

A.增加 B.不变 C.减少 D.不能确定4.不可逆稳定流动体系的能量累积为零，过程的熵产生ΔS 则（）。

A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.不确定5.过热蒸汽通过绝热可逆膨胀，对外做功为Ws ，经过计算此过程的理想功为W id ，则W id ()Ws 。

A.大于 B.小于 C.相等 D.不确定6.稳定流动系统的能量累积等于零，熵的累积则（）。

A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.不确定7.某一系统的H=3372.8-1kJ kg ⋅，S=6.5954-1-1kJ kg K ⋅⋅，其基态时H 0=104.87-1kJ kg ⋅，S 0=0.3664-1-1kJ kg K ⋅⋅，T 0=298.15K ，则其有效能B=()。