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《化工热力学》一、判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式（2分×5＝10分）1．熵增原理的表达式为：0≥∆S （ × ）2．二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数（√）3．RK 方程中，常数b a ,的混合规则分别为∑∑==iii M iii M b y b a y a （ × ）4．无论以Henry 定律为基准，还是以Lewis-Randall 规则为基准定义活度，活度和逸度的值不变。
（×） 5．烃类物系汽液平衡计算可以使用K 值法。
（ √ ） 二、 简答题 （8分×7＝56分）1．写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式，并对流体流经泵和流经换热器的系统进行适当的简化。
答：稳定流动系统的热力学第一定律表达式为：s W Q z g u H +=∆+∆+∆221(1) 流体流经换热器传质设备W s =0；另外，考虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势能项可以忽略，即0212≈∆u ，0≈∆z g ；因此，稳流系统热力学第一定律可化简为：Q H =∆(2) 流体流经泵、压缩机、透平等设备在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焓变相比较，可以忽略，即0212≈∆u ，0≈∆z g ；即：s W Q H +=∆若这些设备可视为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进一步可化简为：s W H =∆2．写出水在一定温度下的饱和蒸气压的获得方法。
在一定温度下水的蒸气压获得方法可以有以下几种： （1） 通过实验进行测量（2） 通过数据手册查找到相应的Antoine 常数，使用Antoine 方程进行计算 （3） 通过饱和水蒸气表查找3．有人提出用下列方程组来表示恒温、恒压下简单二元体系的偏摩尔体积2222221111)()(bxx a b a V V bx x a b a V V --+=---+=-式中：V 1和V 2是纯组分的摩尔体积，a 、 b 只是T 、P 的函数。
化工热力学试题及答案一、选择题1. 热力学是研究物质宏观的（）性质和（）关系的科学。
A. 动态，运动B. 静态，运动C. 静态，平衡D. 动态，平衡答案：C2. 热力学第零定律主要阐述了（）。
A. 内能的存在B. 平衡状态的特点C. 熵的增加D. 热量传递答案：B3. 对于孤立系统来说，其熵不断（）。
A. 增加B. 减少C. 变化D. 维持不变答案：A4. 以下哪个是热力学第一定律？A. 能量守恒定律B. 熵增定律C. 熵减定律D. 完全合成反应律答案：A5. 热力学第二定律主要阐述了（）。
A. 熵的增加B. 熵的减少C. 热能转化效率D. 内能的转化答案：A二、问答题1. 请简要解释热力学第一定律的内容。
答案：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量在系统中的总量是守恒的。
即在一个孤立系统中，能量的增加（或减少）等于对外界做功与系统吸热之和，即ΔU = Q - W。
其中，ΔU代表系统内能的变化，Q代表吸热，W代表对外界做功。
2. 什么是熵？简要解释熵增定律。
答案：熵是系统混乱程度的度量，也可以理解为系统的无序程度。
熵增定律是热力学第二定律的核心表述，它指出孤立系统的熵总是不断增加的。
即系统的无序状态总是向更加无序的方向发展。
这个过程是不可逆的，熵增定律体现了自然界的不可逆性。
三、计算题1. 一个物质在常压下从298K变为328K，该物质对外界吸收了1000J的热量，求该物质的热容。
解答：根据热容的定义，热容C等于物质吸收的热量Q与温度变化ΔT的比值。
即C = Q / ΔT。
根据题目所给的数据，Q = 1000J，ΔT = 328K - 298K = 30K。
将数据代入公式计算得到热容C = 1000J / 30K = 33.33 J/K。
2. 已知某化学反应的焓变为-300 kJ/mol。
如果该反应的摩尔物质数量为2 mol，求该反应的总焓变。
解答：总焓变等于摩尔焓变乘以物质的摩尔物质数量。
化工热力学复习题答案一、选择题1. 化工热力学中，下列哪个选项不是状态函数？A. 内能B. 焓C. 熵D. 功答案：D2. 在恒温恒压条件下，下列哪个过程是自发的？A. 熵增过程B. 熵减过程C. 熵不变过程D. 熵不变且能量守恒过程答案：A3. 理想气体在等温膨胀过程中，下列哪个说法是正确的？A. 内能不变B. 焓变不为零C. 熵增加D. 系统对外做功答案：C二、填空题1. 热力学第一定律表明能量守恒，其数学表达式为：ΔU = Q - W，其中ΔU代表______，Q代表______，W代表______。
答案：内能变化；系统吸收的热量；系统对外做的功2. 熵是表示系统无序程度的物理量，其单位是______。
答案：J/K3. 根据吉布斯自由能的定义，当ΔG < 0时，反应是______的。
答案：自发三、简答题1. 简述化工热力学中，理想气体状态方程的表达式及其物理意义。
答案：理想气体状态方程的表达式为PV = nRT，其中P代表压力，V代表体积，n代表摩尔数，R代表理想气体常数，T代表温度。
该方程表明，在一定温度和压力下，理想气体的体积与其摩尔数成正比。
2. 描述熵变的计算方法，并举例说明。
答案：熵变的计算方法通常基于可逆过程，其表达式为ΔS =∫(δQ/T)。
例如，对于一个等温过程，如果系统吸收的热量为Q，温度为T，则熵变为ΔS = Q/T。
四、计算题1. 已知某理想气体在等压过程中从状态1（P1=100kPa, V1=2m³）变化到状态2（P2=200kPa, V2=4m³），求该过程中气体的焓变ΔH。
答案：由于理想气体在等压过程中焓变ΔH等于恒压热容Cp乘以温度变化ΔT，而题目中未给出温度变化，因此无法直接计算ΔH。
但可以利用理想气体状态方程和焓的定义来求解。
首先，根据理想气体状态方程，可以求出状态1和状态2的温度T1和T2。
然后，利用焓的定义ΔH = CpΔT，计算出焓变。
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⎰=21T T V dTCU ∆；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。
）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。
化工热力学简答题：1. 请写出维里方程。
V C V B RT PV Z 21++==2. 写出闭系非流动过程的能量平衡式。
ω-=∆q U3. 结合P-V 图说明多级压缩省功并且防止终温过高。
4. 熵产的大小与过程的不可逆程度有无关系？可逆过程有无熵产生？熵产与过程有关，不是状态函数， 不可逆程度越大，熵产越大，可逆过程无熵产。
5. 以T 为纵坐标、S 为横坐标绘出朗肯循环的T-S 图，并标明各条线表示的具体过程。
6. 请解释高级能量、低级能量和僵态能量。
高级能：理论上能完全转化为功的能量；低级能：理论上不能全部转化为功的能量；僵态能：完全不能转化为功的能量。
7. 单位能量所含的 用称为能级Ω。
能级的数值处于0和1之间，即0≤Ω≤1，请说明高级能量、低 1 级能量和僵态能量的能级。
0<...<1 08. 用和 无何者为高级能量，何者为僵态能量？㶲9. 请说明合理用能的基本原则。
（1）要能尽其用，防止能量无偿降级；（2）要采用最佳推动力的设计原则；（3）要合理组织能量梯级应用，采用能量优化利用方案。
10. 下图是一个有多股物流进出的敞开体系，请写出其熵变 的表达式。
∑∑-+∆+∆=ji g f opsysout mjsj in misi dt S S ds )()(11. 请说明 用与理想功是否等同。
12. 请说明两种损失。
㶲的损失可分为两部分，一部分称为内部损失，是由系统内部各个不可逆因素造成的㶲的损失；另一部分是外部损失，即系统向环境排出的能量中所包含的㶲的损失。
13. 请说明两种效率。
（1）第一定律效率η1：其定义是过程所期望的能量和实现期望所消耗的能量之比，即E E AN =η1;（2）第二定律效率η2：其定义是过程所期望的㶲和实现期望所消耗的㶲之比，η2=E E XA XN / 14. 热力学分析方法有能量恒算法、熵分析法和 用分析法，请说明对于只利用热能为主的场合和热过程中存在能量转化的场合分别可以采用哪种分析方法进行评价。
《化工热力学》一、简答题（共8题，共40分，每题5分）1.写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。
2.写出维里方程中维里系数B、C的物理意义，并写出舍项维里方程的混合规则。
3.请分别以水溶解度和辛醇/水分配系数为例，简述环境热力学中相关的关系和特点。
4.写出混合物中i组元逸度和逸度系数的定义式。
5.请写出剩余性质及超额性质的定义及定义式。
6.为什么K值法可以用于烃类混合物的汽液平衡计算？7.写出局部组成的概念及Wilson方程和NRTL方程的优缺点。
8.汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么？二、推导题（共2题，共15分，其中第一题8分，第二题7分）1.请推导出汽液相平衡的关系式。
（其中：液相用活度系数表示，以Lewis-Randell规则为基准；汽相用逸度系数表示。
）2.从上式出发，进行适当的假设和简化，推导出拉乌尔定律。
三、计算题（共4题，共45分，其中第一题15分，第二题15分，第三题5分，第四题10分）1.求某气体在473 K，30⨯105 Pa时，H m=?已知：pV m=R T+10-5p，其中：p单位Pa，V m单位m3·mol-1，C p id = 7.0+1.0⨯ 10-3T(J·mol-1·K-1)。
设：该饱和液体在273 K时，H m=0 (J·mol-1) 。
其中安托尼常数A=20.7，B=2219.2，C=-31.13。
（安托尼方程中压力p：Pa，T：K，压力用自然对数表示）（设Δz =1）2.二元溶液中组元1的逸度1ˆf为312111306040ˆxxxf+-=，求：(1)纯组元1的逸度*1f(2)组元1在溶液中的Henry常数k1(3)用x1表示的1γ表达式（基于Lewis-Randell规则）(4)用x1表示的1γ'表达式（基于Henry定律）3.例4-4其中：4.写出已知汽相组成（y1, y2,….,y n）及温度T，求露点压力p及与之相平衡的液相组成（x1, x2, ….x n）的计算过程。
简答题1．为什么同系物的沸点和熔点随分子量的增加而增加？答：这是由于同系物具有相同的官能团，因此偶极距和第一电离势大致相同，但是极化率随分子量的增大而增大，而诱导作用和色散作用均随极化率的增大而增大，因而沸点、熔点增高，气化热和熔化热也增加。
注意：分子变大就加重，就不能灵活运动，因而需要更高的温度是分子具有更高的动能并无关系。
2．能否设计一套制冷实验装置获得绝对零度的低温？为什么？3．举例说明氢键及其作用。
答：（1）分子间熔沸点升高，分子内熔沸点降低，例如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45℃）比有分子间氢键的间位熔点（96℃）和对位熔点（114℃）都低。
(2) 溶解度增大。
HF和NH3在水中的溶解度比较大，就是这个缘故。
(3)粘度增大，例如甘油、磷酸等多羟基化合物，由于分子间有氢键，通常为粘稠状液体。
（4）密度液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，例如液态HF，在通常条件下，除了正常简HF分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n，分子缔合的结果会影响液体的密度。
4．根据热力学定律，谈谈怎样做到能量的合理利用？答：（1）防止能量无偿降级（2）采用最佳推动力的选择（3）合理组织能量多次利用，采用能量优化利用的原则5．Lennard-Jones位能函数在σ=r时是什么状态？答：Lennard-Jones 位能函数在σ时位能为零，此时吸引和排斥对位能的贡献相抵消，即排斥能和吸引能相等，此时的σ大约等于分子直径。
讨论题1. 根据所学的热力学知识，谈谈怎样做到能量的合理利用？ 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，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，或者将高压蒸汽节流降温、降压使用，增加设备的绝热保温性能。
（2）采用最佳的工艺方案：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，降低能耗，但要增加产量需要增加设备，投资增大。
化工热力学——复习重点一． 流体混合物（必背公式）重要的摩尔性质和偏摩尔性质摩尔性质M偏摩尔性质二． 化工过程能量分析（简答题）1. 稳态流动系统的热力学第一定律 [J/Kg]2. 常见稳流体系装置以及能量分析i M ∑==Ni ii x M M 1{}in P T i ti nM M ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=,,RTG Ei γln ∑==Ni i i Ex RT G 1ln γ{}in P T i E i n RT nG ≠⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂=,,)/(ln γf ln iiy f ˆln ∑==Ni i ii y fy f 1ˆln ln {}in P T i i i n f n y f≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=,,ln ˆln ϕln iϕˆln ∑==Ni i i y 1ˆln ln ϕϕ{}in P T i i n n ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=,,ln ˆln ϕϕ三．蒸汽动力循环与制冷循环（简答题）1.蒸汽动力循环能量分析(Energy Analysis)Turbine汽轮机：1 –2表示过热蒸汽在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程，对外所做轴功可由膨胀前后水蒸汽的焓值求出。
Condensor冷凝器：2 –3表示乏汽在冷凝器中的等温等压冷凝过程，放出的热量。
Pump水泵：3 –4表示冷凝水通过水泵由P3升压至P4的可逆绝热压缩过程，需要消耗的轴功。
把水看作是不可压缩流体，则Boiler锅炉：4 –1表示液体水在锅炉中被等压加热汽化成为过热蒸汽的过程。
工质在锅炉中吸收的热量。
2.制冷循环（单级制冷循环）能量分析(Energy Analysis) 1-2可逆绝热压缩过程：W s = H2－H1 kJ/kg2-4等压冷却、冷凝过程：q2 = H4 - H2 kJ/kg4-5节流膨胀过程：H5 = H45-1等压、等温蒸发过程：q0 = H1－H5 kJ/kg。
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⎰=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。
）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 =1.980calmol -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。
