高分子物理溶液热力学

第五章 多组分系统热力学及相平衡

第五章 多组分系统热力学与相平衡 主要公式及其适用条件 1. 拉乌尔定律与亨利定律（对非电解质溶液） 拉乌尔定律： A * A A x p p = 其中，* A p 为纯溶剂A 之饱和蒸气压，A p 为稀溶液中溶剂A 的饱和蒸气分压， x A 为稀溶液中A 的摩尔分数。 亨利定律： B B B B B B B c k b k x k p c,b,x,=== 其中，B p 为稀溶液中挥发性溶质在气相中的平衡分压，B B B c ,b ,x ,k k ,k 及为用不同单位表示浓度时，不同的亨利常数。 2. 理想液态混合物 定义：其任一组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律的液态混合物。 B B B x p p *= 其中，0≤x B ≤1 , B 为任一组分。 3. 理想液态混合物中任一组分B 的化学势 )ln((l)(l)B * B B x RT μμ+= 其中，(l)* B μ为纯液体B 在温度T ﹑压力p 下的化学势。 若纯液体B 在温度T ﹑压力0p 下标准化学势为(l)0 B μ，则有： m =+≈?* 00 B B B B (l)(l)(l)d (l)0 p *,p μμV p μ 其中，m B (l) * ,V 为纯液态B 在温度T 下的摩尔体积。 4. 理想液态混合物的混合性质 ① 0Δm i x =V ；

② 0Δm i x =H ； ③ B =-∑∑mix B B B B Δ()ln()S n R x x ； ④ S T G m i x m i x ΔΔ-= 5. 理想稀溶液 ① 溶剂的化学势： m =++?0A A A A (l )(l )l n ()(l )d p * , p μμ R T x V p 当p 与0 p 相差不大时，最后一项可忽略。 ② 溶质B 的化学势： )ln(ln((g)ln((g))ln( (g)(g)(0 B 00B 0B 0B B 0 B 0B B B B b b RT )p b k RT μ) p b k RT μp p RT μμμb,b,++=+=+==溶质） 我们定义： ?∞+=+p p b,b,0p V μ)p b k RT μd ln((g)B 0 B 00 B 0 B (溶质)(溶质) 同理，有： ??∞∞+=++=+p p x,x,p p c,c 0 0p V μp k RT μp V μ)p c k RT μd (溶质)(溶质) d (溶质)(溶质)B 0B 0B 0 B B 0 B 00B ,0B )ln((g)ln((g) ???∞∞ ∞++=++=++=p p x,p p c,p p b,0 p V x RT μ p V c c RT μp V b b RT μμd ()ln()(d )()ln()(d )()ln(B B 0B B 0B 0 B B 0 B 0 B B 溶质)溶质溶质溶质溶质(溶质)(溶质)

高分子的溶液性质

第三章高分子的溶液性质 §1 引言 ?为什么研究？高分子溶液是科学研究和生产实践经常接触的对象；?研究高分子溶液的性质将加强我们对高分子结构与性能规律的认识。?对指导生产和发展高分子的基本理论有重要意义。 高聚物溶液从广义上包括稀溶液（1%）、浓溶液（纺丝液、油漆等）、冻胶、凝胶、增塑高分子、共混高分子等 粘合剂涂料溶液纺丝 增塑共混 一、对高分子溶液性质研究的二个方面：

（1）在应用上，主要用高分子浓溶液（15％以上）， 对这方面的研究着重于： 高分子溶液的流变性能和成型工艺的关系； （2）在基本理论上，主要用稀溶液（1％或5％以下）， 研究着重于： ●高分子间的相互作用 （高分子链段间及链段与溶剂分子间）； ●高分子在溶液中的形态与尺寸； ●高分子溶液的热力学性质 包括溶解过程体系的焓、熵和体积变化（高分子－溶剂体系的混和热、 混合熵、混合自有能），溶液渗透压等； ●高分子溶液的流体力学性质 （高分子溶液的沉降、扩散、粘度） ●高聚物相对分子质量及其分布 二、高分子溶液性质的特点 （1）溶液性质受浓度的影响（动态接触浓度C s，接触浓度C*, C s< C*）；（2）高分子溶液的粘度一般比小分子纯溶剂要大的多； （3）高分子溶液是处于热力学平衡状态的真溶液； （4）高聚物的溶解、沉淀是热力学可逆过程； （5）高分子溶液是分子分散的，

可以用热力学函数来描述的稳定体系； （6）高分子溶液的行为与理想溶液有很大偏差； （7）高分子溶液的性质有分子量依赖性， 而分子量有多分散性，因而增加了研究的复杂性。 §2 高聚物的溶解过程 一、溶解过程 （1）溶解过程的复杂性： 高聚物的溶解存在热力学复杂和动力学缓慢两个特点。 ●分子量大且具有多分散性，导致溶解速度缓慢； ●分子的形状有线形、支化和交联； ●高分子的聚集态又有非晶态和晶态之分。 （2）非晶态聚合物的溶解： 分子堆砌松弛，分子间相互作用弱， 溶剂分子易于渗入内部溶胀和溶解 ●具有先溶胀后溶解的特有现象 （溶剂化由表及里的过程，因分子量大且分子链纠缠，溶剂小分子很快进入大分子使链段运动，但整链运动需要很长的时间）； ●有限溶胀，在交联结构或不良溶剂下，则只溶胀到一定程度。

多组分溶液热力学复习题

多组分溶液热力学 ; 组成不变的单相封闭系统 液态混合物：理想液态混合物；实际液态混合 溶液：理想稀溶液；实际溶液 因？参见“概述” B c RT ∏= T b=K b b B (2 A,A ()/ b b vap m K R T M H * =? ) T f =K f b B (2 A,A ()/ f f fus m K R T M H * =? ) A /(1/1/) fus m f f a H R T T * =?- A,A / m a V RT * =-∏ A /(1/1/) vap m b b a H R T T* =?- (仅适用于不挥发性溶质) (或 A B p p x* ?=)适用于理想液态混合物中任一组分 (或 B,B B b p k b =， B,B B c p k c =) 适用于稀溶液 B B,, (/) C T p n X X n =?? B B X G-D方程 B B n dX= ∑ ,,,,,, )(/)(/) C C C B T p n B S p n B S V n n H n U n =??=??)及物理意义 B B B ()()() μαμβμδ ==???=；化学平衡 B B νμ= ∑；分配定律B )() dnα(恒温、恒压(或容)、0 W'=) =(平衡) 0(自发) ln(/) B f p ln(/) B p p A A()A ()ln l l RT x μ =+ 或 A A()A B B () l l RTM b μμ =-∑ B,B,B ()ln(/) c c l RT c c μ =+ B,B,B ()ln x x l RT x μ =+ B,B,B ()ln(/) b b l RT b b μ =+ A A()A B B () l l RT M b μμ? =-∑ B B()B ()ln l l RT a μμ =+ ,, // B B b B B c B a b b c c γγ == 化学势： B B()B ()ln l l RT a μμ =+ 活度和活度因子定义及其物理意义 / B B B a p p* = 化学势： B B()B ()ln l l RT x μμ =+ 热力学特征 mix B B B ln S R n x ?=-∑ mix H=，mix0 V ?=， mix B B B ln G RT n x ?=∑ T，p 条件下的纯物质 T，p 条件下的纯物质 ，p 条件下具有理想气体行为的纯气体

吸附动力学和热力学各模型公式及特点

吸附动力学和热力学各模型公式及特点 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

分配系数 吸附量 Langmiur KL 是个常数与吸附剂结合位点的亲和力有关，该模型只对均匀表面有效 Freundlich Ce 反应达到平衡时溶液中残留溶质的浓度 KF 和n 是Freundlich 常数，其中KF 与吸附剂的吸附亲和力大小有关，n 指示吸附过程的支持力。1/n 越小吸附性能越好一般认为其在~时，吸附比较容易；大于2时，难以吸附。 应用最普遍，但是它适用于高度不均匀表面，而且仅对限制浓度范围（低浓度）的吸附数据有效 一级动力学1(1)k t t e q q e -=- 线性 二级动力学 22 21e t e k q t q k q t =+ 线性 初始吸附速度

Elovich 动力学模型 Webber-Morris动力学模型 Boyd kinetic plot 令F=Q t/Q e, K B t=(1-F) 准一级模型基于假定吸附受扩散步骤控制； 准二级动力学模型假设吸附速率由吸附剂表面未被占有的吸附空位数目的平方值决定，吸附过程受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移； Webber-Morris动力学模型 粒子内扩散模型中，qt与t1/2进行线性拟合，如果直线通过原点，说明颗粒内扩散是控制吸附过程的限速步骤；如果不通过原点，吸附过程受其它吸附阶段的共同控制；该模型能够描述大多数吸附过程，但是，由于吸附初期和末期物质传递的差异，试验结果往往不能完全符合拟合直线通过原点的理想情况。粒子内扩散模型最适合描述物质在颗粒内部扩散过程的动力学，而对于颗粒表面、液体膜内扩散的过程往往不适合 Elovich 方程为一经验式，描述的是包括一系列反应机制的过程，如溶质在溶液体相或界面处的扩散、表面的活化与去活化作用等，它非常适用于反应过程中活化能变化较大的过程，如土壤和沉积物界面上的过程。此外，Elovich 方程还能够揭示其他动力学方程所忽视的数据的不规则性。 Elovich和双常数模型适合于复非均相的扩散过程。 Langmuir模型假定吸附剂表面均匀，吸附质之间没有相互作用，吸附是单层吸附，即吸附只发生在吸附剂的外表面。Qm 为饱和吸附量，表示单位吸附剂表面，全部铺满单分子层吸附剂时的吸附量；该模型的假设对实验条件的变化比较敏感，一旦条件发生变化，模型参数则要作相应的改变，因此该模型只

多组分系统热力学

第三章 多组分系统热力学 3.1 溶液（s o l u t i o n ） 广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或离子状态均匀混合所形成的体系称为溶液。 溶液以物态可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。根据溶液中溶质的导电性又可分为电解质溶液和非电解质溶液。 本章主要讨论液态的非电解质溶液。 溶剂（solvent ）和溶质（solute ） 如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。 如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，含量少的称为溶质。混合物（mixture ） 多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分，各组分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律，这种体系称为混合物，也可分为气态混合物、液态混合物和固态混合物。 3.2 溶液组成的表示法 在液态的非电解质溶液中，溶质B 的浓度表示法主要有如下四种： 1.物质的量分数 B x (mole fraction) B B def (n x n 总） 溶质B 的物质的量与溶液中总的物质的量之比称为溶质B 的物质的量分数，又称为摩尔分数，单位为1。 2.质量摩尔浓度m B （molality ） B B A def n m m

溶质B 的物质的量与溶剂A 的质量之比称为溶质B 的质量摩尔浓度，单位是-1mol kg ?。这个表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶液，不受温度影响，电化学中用的很多。 3.物质的量浓度c B （molarity ） B def B n c V 溶质B 的物质的量与溶液体积V 的比值称为溶质B 的物质的量浓度，或称为溶质B 的浓度，单位是 3mol m -? ，但常用单位是3mol dm -?。 4.质量分数w B （mass fraction ） B B () m w m = 总 溶质B 的质量与溶液总质量之比称为溶质B 的质量分数，单位为1。 3.3 偏摩尔量与化学势 3.3.1 单组分体系的摩尔热力学函数值 体系的状态函数中V ，U ，H ，S ，A ，G 等是广度性质，与物质的量有关。设由物质B 组成的单组分体系的物质的量为B n ，则各摩尔热力学函数值的定义式分别为： 摩尔体积（molar volume ） * m,B B V V n = 摩尔热力学能（molar thermodynamic energy ） * m,B B U U n = 摩尔焓（molar enthalpy ） *m,B B S S n = 摩尔Helmholz 自由能（molar Helmholz free energy ） * m,B B A A n = 摩尔Gibbs 自由能（molar Gibbs free energy ） * m,B B G G n = 这些摩尔热力学函数值都是强度性质。 3.3.2 多组分体系的偏摩尔热力学函数值

flac热力学分析

1热分析 简介 FLAC3D的热选择包含了传导模型和平流模型。传导对材料的瞬态热传导模型进行了模拟，并对热传导过程进行了研究，引起的位移和压力。对流模型采用对流传热。考虑到它可以模拟温度相关的流体密度和流体的热对流。这个热选择有几个具体的特点: 1.四种热材料模型:各向同性传导，各向异性传导，各向同性传导/平流和零热模型。 2.在FLAC3D的标准版本中，不同的区域可能有不同的模型属性。 3.所示。任何力学模型都可以与热模型一起使用。 4.所示，温度、通量、对流和绝热边界条件可以规定。 5.热源可以作为点源或体积源插入材料中。这些来源可能随时间呈指数衰减。 6.显式和隐含求解算法都是可用的。 7.所示。热选择为机械应力和孔隙压力提供单向耦合。通过热膨胀系数计算。 8.用户可以通过FISH访问温度来定义温度相关的属性。 本章描述了热配方(第节)和数值实现节)。还提供了解决热问题的建议。节)。用于热分析的FLAC3D输入命令(第节)和系统给出了热分析的单元(第节)。最后，几个验证问题(部分)。。请参考这些例子，作为创建FLAC3D模型的指南。分析和耦合热应力或热-地下水流动分析。 数学模型描述 约定和定义 作为符号约定，符号ai表示向量a在笛卡尔坐标系中的分量i；Aij是张量[A]的分量(i, j)。同样，f，我被用来表示f对xi的偏导数。(f可以是标量变量，也可以是矢量分量。)爱因斯坦求和约定只适用于i、j和k的指数，它们取包含空间维度的分量的值1、2、3。在矩阵方程中，指数可以取任意值。SI单位用于说明变量的参数和维度。请参阅第节转换到其他单元系统。以下无量纲的数字在瞬态热传导的表征中是有用的。 特征长度： 热扩散系数：

多组分系统热力学练习题及答案

第三章多组分系统热力学 一、选择题 1. 1 mol A与n mol B组成的溶液，体积为0.65dm3，当x B= 0.8时，A的偏摩尔体积V A= 0.090dm3·mol-1，那么B的偏摩尔V B 为：A (A) 0.140 dm3·mol-1；(B) 0.072 dm3·mol-1； (C) 0.028 dm3·mol-1；(D) 0.010 dm3·mol-1。 2. 对于亨利定律，下列表述中不正确的是：C (A) 仅适用于溶质在气相和溶液相分子状态相同的非电解质稀溶液； (B) 其表达式中的浓度可用x B，c B，m B ； (C) 其表达式中的压力p是指溶液面上的混合气体总压； (D) 对于非理想溶液*B p k x=。 k x≠，只有理想溶液有*B p 3、在293K时，从一组成为NH3·19/2 H2O的大量溶液中取出1molNH3往另一组成为NH3·21H2O 的溶液中转移，此过程的Δμ的表达式为：( C ) A.Δμ=RTln(2/19) B.Δμ=RTln(1/22) C.Δμ=RTln(21/44) D.Δμ=RTln(44/21) 4. 对于偏摩尔量，指出下列说法错误者( C ) （1）偏摩尔量必须有恒温恒压条件； （2）偏摩尔量不随各组分浓度的变化而变化； （3）偏摩尔量不随温度T和压力p的变化而变化； （4）偏摩尔量不但随温度T、压力p的变化而变化，而且也随各组分浓度变化而变化。 (A) (2) (4) (B) (3) (4) (C) (2) (3) (D) (1) (4) 5. 下列气体溶于水溶剂中，哪个气体不能用亨利定律：C (A) N2；(B) O2；(C) NO2；(D) CO 。 6. 298.2K，1×105Pa，有两瓶四氯化碳溶液，第一瓶为1dm3(含有0.2mol的碘)，第二瓶为2dm3(含 0.4mol的碘)，若以μ1和μ2分别表示两瓶中碘的化学势，则( C ) (A) μ12=μ2(B) 10μ1=μ2(C) μ1=μ2(D) 2μ1=μ2 7. 在恒温密封容器中有A、B两杯稀盐水溶液，盐的浓度分别为c A和c B(c A> c B)，放置足够长的时间后：A (A) A杯盐的浓度降低，B杯盐的浓度增加； (B) A杯液体量减少，B杯液体量增加； (C) A杯盐的浓度增加，B杯盐的浓度降低； (D) A、B两杯中盐的浓度会同时增大。 8. 化学势不具有的基本性质是( C )

热力学模型

Author(s):Vrachnos, Athanassios ; Kontogeorgis, Georgios ; Voutsas, Epaminondas Address: Thermodynamics and Transport Phenomena Laboratory, School of Chemical Engineering, National Technical University of Athens, Athens 157 80, Greece Title:Thermodynamic Modeling of Acidic Gas Solubility in Aqueous Solutions of MEA, MDEA and MEA-MDEA Blends Source:Industrial & Engineering Chemistry Research 45, no. 14 (2006): 5148-5154 Additional Info: American Chemical Society Standard No:ISSN: 0888-5885 CODEN: IECRED Language:English Abstract:The thermodn. framework that was developed in a previous work [Vrachnos et al. Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43, 2798] for the description of chem. and vapor-liq. equil. of carbon dioxide, hydrogen sulfide, and their mixts. in aq. methyldiethanolamine (MDEA) solns. is revised and extended in this study to the absorption of carbon dioxide into aq. monoethanolamine (MEA) solns. and aq. MDEA-MEA blends. The results of the model are compared with exptl. data taken from the literature. Very satisfactory predictions of acidic gas vapor-liq. equil. over MDEA, MEA, and their blends at various concns., acidic gas loadings, and temps. are obtained.

第四章+多组分热力学系统

二、概念题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 选项 C A B C B D B B 题号 9 10 11 12 13 14 15 选项 B D C A A C D 1. 2 mol A 物质和3 mol B 物质在等温、等压下，混合形成理想液态混合物，该系统中A 和B 的偏摩尔体积分别为1.79×10-5 m 3?mol -1， 2.15×10-5 m 3?mol -1 ，则混合物的总体积为（ ）。 （A ）9.67×10-5 m 3 （B ）9.85×10-5 m 3 （C ）1.003×10-4 m 3 （D ）8.95×10-5 m 3 答：（C ）运用偏摩尔量的集合公式（B B A A V n V n V +=）。 2. 下列偏微分中，能称为偏摩尔量的是（ ）。 （A ）()C B C B T p n V n ≠????????，， （B ）() C B C B S p n H n ≠????? ???，， （C ）() C B C B p V n G n ≠?? ?? ????，， （D ）() C B C B T H n S n ≠?? ?? ????，， 答：（A ）偏摩尔量定义。 () C B C B T p n X X n ≠?? ?=?? ???，， 3. 下列偏微分中，不是化学势的是（ ）。 （A ）C ,,(C B)B ( )S V n U n ≠?? （B ）() C B C B T p n H n ≠????????，， （C ）C ,,(C B)B ( )T p n G n ≠?? （D ）C ,,(C B)B (T V n A n ≠?? 答：（B ）广义的化学式： C C C C B ,,(C B),,(C B),,(C B),,(C B)B B B B ( )()()()S V n S p n T V n T p n U H A G n n n n μ≠≠≠≠????====????4. 已知373 K 时，液体A 的饱和蒸气压为133.24 kPa ，液体B 的饱和蒸气压为66.62 kPa 。设A 和B 形成理想液态混合物，当A 在溶液中的摩尔分数为0.5时，在气相中A 的摩尔分数为（ ）。 （A ）1 （B ） 12 （C ）23 （D ）1 3 答：（C ）用Roult 定律算出总蒸气压，再把A 的蒸气压除以总蒸气压。 ()()9399501626650241331A B A A B B A A .....x p x p x p x p p =?×+×=?+=+=? ???kPa

多组分系统热力学

多组分系统热力学 一、判断题： 1 克拉佩龙方程适用于纯物质的任何两相平衡。（） 2 克—克方程比克拉佩龙方程的精确度高。( ) 3 一定温度下的乙醇水溶液，可应用克—克方程式计算其饱和蒸气压。（） 4 将克—克方程的微分式用于纯物质的液气两相平衡，因为vap H m>0，所以随着温度的 升高，液体的饱和蒸气压总是升高的。（） 5 二组分理想液态混合物的总蒸气压大于任一纯组分的蒸气压。（） 6 理想混合气体中任意组分B的逸度就等于其分压力p B。（） 7 因为溶入了溶质，故溶液的凝固点一定低于纯溶剂的凝固点。（） 8 溶剂中溶入挥发性溶质，肯定会引起溶液的蒸气压升高。（） 9 理想稀溶液中的溶剂遵从亨利定律，溶质遵从拉乌尔定律（） 10 理想液态混合物与其蒸气成气、液两相平衡时，气相总压力p与液相组成x B呈线性关 系。（） 11 如同理想气体一样，理想液态混合物中分子间没有相互作用力。（） 12 一定温度下，微溶气体在水中的溶解度与其平衡气相分压成正比。（） 13 化学势是一广度量。（） 14 只有广度性质才有偏摩尔量。（） 15 稀溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。（） 16 单组分系统的熔点随压力的变化可用克劳休斯-克拉佩龙方程解释。（） 17．公式d G = －S d T + V d p只适用于可逆过程。（） 18．某一体系达平衡时，熵最大，自由能最小。（） 19．封闭体系中，由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W/＜0，且有W/＞?G和?G＜0，则此变化过程一定能发生。（） 20．根据热力学第二定律，能得出，从而得到。（） 21．只有可逆过程的?G才可以直接计算。（） 22．凡是自由能降低的过程一定都是自发过程。（） 23．只做体积功的封闭体系，的值一定大于零。（） 24．偏摩尔量就是化学势。（） 25．在一个多组分溶液中，只有溶质才有偏摩尔量。（） 26．两组分混合成溶液时，没有热效应产生，此时形成的溶液为理想溶液。（） 27．拉乌尔定律和亨利定律既适合于理想溶液，也适合于稀溶液。（） 28．偏摩尔量因为与浓度有关，因此它不是一个强度性质。（） 29．化学势判据就是Gibbs自由能判据。（） 30．自由能G是一状态函数，从始态I到终态II，不管经历何途径，?G总是一定的。（）31．定温、定压及W/=0时,化学反应达平衡,反应物的化学势之和等于产物的化学势之和。（）

热力学方程模型

应用WILSON NRTL UNIQUAC模型计算乙醇-水体系汽液平衡 摘要：利用已知的乙醇-水混合体系在常压下的汽液相平衡数据。选用Aspen plus 模拟软件系统自带的活度系数数学模型关联相平衡数据，并和实验测定值相比较。 关键词：汽液相平衡, Aspen plus 流体相平衡数据是化工过程中重要的基础数据，在热力学方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选。特别是在分析和解决传质分离设备的设计、操作、控制过程中，开发新的传质分离过程，往往离不开平衡数据的测定，关联和推算【1】。 1 实验数据部分 1.1由参考文献提供的实验数据（表1）和汽液平衡相图（图1）如下表 表1：H2O-C2H5OH体系相平衡实验数据 T/K x/% y/% T/K x/% y/% 373.15 0.00 0.00 357.65 32.73 58.26 368.65 1.90 17.00 355.85 39.65 61.22 362.15 7.27 38.91 354.95 50.79 65.64 361.85 9.66 43.75 354.85 51.89 65.99 360.45 12.38 47.04 354.45 57.32 68.41 359.25 16.61 50.89 352.85 67.63 75.85 358.85 23.37 54.45 352.55 74.72 78.15 358.45 26.08 55.80 351.25 89.43 89.43 注：x-液相摩尔分率；y-汽相摩尔分率: 图（1）

2 计算原理 2.1汽液相平衡的计算 在热力学汽液相平衡的计算中，对于真实体系，采用逸度来表示汽液相平衡，即： L i V f f =i （1） 通常的计算方法有活度系数法和状态方程法2种，UNIQUAC 、WILSON 、NRTL 的相平衡计算称为活度系数法，是将液相组分i 的逸度与混合溶液中组分i 的活度系数建立联系。换而言之，就是在处理真实溶液时修正理想溶液的浓度【3】。 因此，对于液相： =^ l i f 0 i i i f x γ（2） 其中，i γ为组分i 的活度系数，0i f 为标准态逸度，取Lewis-Randall 定为基准的标准状态，则： dp RT V p f f s i p l i s i s i l i i ∫ ==exp φ （3） 对于气相：v i f ^v i i py ^φ=（4） 式中，v i ^φ 为汽相混合物中组分i 在体系温度T 和压力P 下得逸度系数，综上可知得到活度系数法汽液相平衡计算的公式： ),.....2,1(,exp φ φ∫^N i dp RT V p py s i p l i s i s i v i i ==（5） 式中，l i V 为纯组分i 在体系温度T 时液相的摩尔体积，s i p 为为 纯组分i 在体系温度T 时的饱和蒸汽压，衬为纯组分s i φ在体系温度与其饱和蒸汽压 s i p 时的 逸度系数。 在中、低压范围内，压力的变化对0 i f 和i γ的影响可以忽略，即可以假设： dp RT V s i p l i ∫exp =1（6） 则（5）式可以简化为： i s i s i v i i x p py i ^φ φγ=（7） 应用活度系数法汽液相平衡关系式计算时，先选定适用于体系气相的状态方程，导出i ^ ln φ表

4多组分体系热力学

多组分体系热力学 1、不挥发的溶质溶于溶剂中形成溶液之后将会引起 蒸汽压降低 。 2、“在1θp 下，有0.002mol 的气体溶解在1000g 水中，当在相同温度下压力增大为2θp 时，就有0.004mol 该气体溶于1000g 水中”描述这一实验规律的定律是 亨利（Henry ）定律 。 4、稀溶液的凝固点降低公式f m ?中，m 所代表的是稀溶液中f T K Δ= 溶质的质量摩尔浓度 。 6、25℃时，0.01m 糖水的渗透压为π1，0.01m 食盐水的渗透压为π2，则 π1<π2 。 7、若要使CO 2在水中的溶解度为最大，应选择的条件是 低温高压 。 8、理想溶液的通性是： 000V H S G Δ=Δ=Δ>Δ<混合混合混合混合0 。 9、在讨论稀溶液的蒸汽压降低规律时，溶质必须是 非挥发性物质 。 11、25℃时A 和B 两种气体在某一溶剂中溶解的亨利系数分别为k A 和k B ，且知 k A >k B ，则当A 和B 压力相同时在该溶剂中所溶解的量是 A 的量

高分子溶液性质及其的应用

第八章高分子溶液性质及其应用 第一部分内容简介 §8.1 高分子的溶解 一.溶解的过程： 非交联高聚物：溶胀溶解； 结晶高聚物：晶区破坏→再溶解 交联高聚物：只溶胀 特点：(1) 溶胀→溶解，对结晶高聚物则是先 (2) 溶解时间长 二.溶剂的选择原则 1. 极性相近原则: 非极性体系PS ：苯甲苯丁酮 2. 溶度参数相近原则: δ=(ΔE/V)1/2 △Fm=△Hm-T△Sm<0 T>0,△Sm>0,则△Hm

CH 2NH 2>C 6H 6NH 2>—CO —N(CH 3)2>—CO —NH> PO 4 >—CH 2—CO —CH 2>CH 2—O —CO —CH 2>—CH 2—O —CH 2— 亲电(酸) 基团有： —SO 2OH>—COOH>—C 6H 4OH>—CH(CN)—>—C(NO 2)—>—C(Cl)—Cl> —C(Cl)— §8.2 高分子稀溶液热力学 理想溶液性质 △S mi =-R(N 1lnx 1+N 2lnx 2) △H mi =o △F mi =RT(n 1lnx 1+n 2lnx 2) 高分子稀溶液(Flory-Huggin 理论) 假设(1) 每个溶剂分子和链段占有格子的几率相同 (2)高分子链是柔性的,所有构象能相同 思路: △μ→△F →△S m =? △H m =? 一、△S m 的求法 设溶剂分子数为N 1链,大分子数为N 2 每个链段数为x 则格子总数为N=N 1+xN 2 若已放入i 个链,则i +1个链的放法数为w i +1 第1个链段放法为 N-iN 2 第2个链段放法为 N iN N z 1 2-- 第3个链段放法为 N xj N z 2 ) 1(---

动力学和热力学各模型特点

动力学和热力学各模型特点 准一级模型基于假定吸附受扩散步骤控制； 准二级动力学模型假设吸附速率由吸附剂表面未被占有的吸附空位数目的平方值决定，吸附过程受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移； 粒子内扩散模型中，qt与t1/2进行线性拟合，如果直线通过原点，说明颗粒内扩散是控制吸附过程的限速步骤；如果不通过原点，吸附过程受其它吸附阶段的共同控制；该模型能够描述大多数吸附过程，但是，由于吸附初期和末期物质传递的差异，试验结果往往不能完全符合拟合直线通过原点的理想情况。粒子内扩散模型最适合描述物质在颗粒内部扩散过程的动力学，而对于颗粒表面、液体膜内扩散的过程往往不适合 Elovich 方程为一经验式，描述的是包括一系列反应机制的过程，如溶质在溶液体相或界面处的扩散、表面的活化与去活化作用等，它非常适用于反应过程中活化能变化较大的过程，如土壤和沉积物界面上的过程。此外，Elovich 方程还能够揭示其他动力学方程所忽视的数据的不规则性。 Elovich和双常数模型适合于复非均相的扩散过程。 Langmuir模型假定吸附剂表面均匀，吸附质之间没有相互作用，吸附是单层吸附，即吸附只发生在吸附剂的外表面。Qm 为饱和吸附量，表示单位吸附剂表面，全部铺满单分子层吸附剂时的吸附量；该模型的假设对实验条件的变化比较敏感，一旦条件发生变化，模型参数则要作相应的改变，因此该模型只能适用于单分子层化学吸附的情况。Langmuir 等温吸附模型作为第一个对吸附机理做了生动形象描述的模型，为以后其他吸附模型的建立起到了奠基作用。 Freundlich 吸附方程既可以应用于单层吸附，也可以应用于不均匀表面的吸附情况。Freundlich 吸附方程作为一个不均匀表面的经验吸附等温式，既能很好的描述不均匀表面的吸附机理，更适用于低浓度的吸附情况，它能够在更广的浓度范围内很好地解释实验结果。但是，Freundlich 吸附方程的缺点则是不能得出一个最大吸附量，无法估算在参数的浓度范围以外的吸附作用。由于Freundlich 等温吸附方程受低浓度的限制，而Langmuir 等温吸附方程则受高浓度的限制。Redlich–Peterson 等温吸附方程则是综合Freundlich 等温吸附方程和Langmuir 等温吸附方程而提出的较合理的经验方程。A 是一个与吸附量有关的常数，B 也是一个与吸附能力有关的经验常数，指数g 为介于0 和1 之间的经验常数。避免了吸附过程受浓度限制的影响。 Langmuir 方程适用于均匀表面的吸附，而Freundlich 方程和Temkin 方程适用于不均匀表面的吸附

吸附动力学和热力学各模型公式及特点

分配系数 吸附量 Langmiur KL 是个常数与吸附剂结合位点的亲和力有关，该模型只对均匀表面有效 Freundlich Ce 反应达到平衡时溶液中残留溶质的浓度 KF 和n 是Freundlich 常数，其中KF 与吸附剂的吸附亲和力大小有关，n 指示吸附过程的支持力。1/n 越小吸附性能越好一般认为其在0.1~0.5时，吸附比较容易；大于2时，难以吸附。 应用最普遍，但是它适用于高度不均匀表面，而且仅对限制浓度范围（低浓度）的吸附数据有效 一级动力学1(1)k t t e q q e -=- 线性

二级动力学 2 221e t e k q t q k q t =+ 线性 初始吸附速度 Elovich 动力学模型 Webber-Morris 动力学模型 Boyd kinetic plot 令F=Q t /Q e, K B t=-0.498-ln(1-F) 准一级模型基于假定吸附受扩散步骤控制； 准二级动力学模型假设吸附速率由吸附剂表面未被占有的吸附空位数目的平方值决定，吸附过程受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移； Webber-Morris 动力学模型 粒子内扩散模型中，qt 与t1/2进行线性拟合，如果直线通过原点，说明颗粒内扩散是控制吸附过程的限速步骤；如果不通过原点，吸附过程受其它吸附阶段的共同控制；该模型能够描述大多数吸附过程，但是，由于吸附初期和末期物质传递的差异，试验结果往往不能完全符合拟合直线通过原点的理想情况。粒子内扩散模型最适合描述物质在颗粒内部扩散过程的动力学，而对于颗粒表面、液体膜内扩散的过程往往不适合

高等化工热力学参考题及答案

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

多组分体系热力学及溶液

多组分体系热力学试题 (一)填空题（每小题2.0分） 1．3-1-1-1溶液是 。 2．3-1-1-2拉鸟尔定律表示为： 或 。 3．3-1-1-2享利定律表示为：P B = = = 。 4．3-1-1-3 在理想混合物中 。 5．3-1-1-3 理想混合物的三个特点是 。 6．3-1-1-4理想稀溶液是 。 7．3-1-1-4某理想稀溶液溶质的标准态选择不同，化学势μB ，标准态化学势μθB 。 8．3-1-1-5蒸气压的降低的条件是： 。 9．3-1-1-5沸点的升高的条件是： 。 10．3-1-1-2 25℃时，纯水的饱和蒸汽压p *(水) =3168Pa ，若一甘油水溶液中甘油的摩尔分数为0.020，则溶液上方的水的蒸气压力为 (二)单项选择题（每小题1.0分） 11．3-4-2-5在一定压力下，纯物质A 的沸点，蒸气压和化学势分别为T b *，p A *和μA *，加入少量不挥发 的溶质形成溶液之后分别变成T b ，p A 和μA ，因此有： (A) T b *< T b ，p A *< p A , μA *< μA ；(B) T b *> T b ，p A *> p A , μA *> μA ； (C) T b *> T b ，p A *< p A , μA *> μA ；(D) T b *< T b ，p A *> p A , μA *> μA 。 12．3-4-2-5已知环己烷、醋酸、萘、樟脑的（摩尔）凝固点降低系数k f 分别是20.2，9.3，6.9及39.7 K ·kg ·mol -1。今有一未知物能在上述四种溶剂中溶解，欲测定该未知物的相对分子质量，最适宜的溶剂是： (A) 萘； (B) 樟脑； (C) 环己烷； (C) 醋酸 。 13．3-4-2-3 40℃时，纯液体A 的饱和蒸气压是纯液体B 的饱和蒸气压的21倍，且组分A 和B 能形成理想液态混合物，若平衡气相中组分A 和B 的摩尔分数相等，则平衡液相中组分A 和B 的摩尔分数之比x A ：x B 应为： (A) 1：21； (B) 21：1； (C) 22：21； (D) 1：22。 14．3-4-2-5 (B)有四杯含有不同溶质相同浓度m = 0.1mol.Kg -1的水溶液，分别测定其沸点，沸点升得最高的是： (A) Al 2(SO 4)3 ； (B) MgSO 4； (C) K 2SO 4 ； (D) C 6H 5SO 3H 。 15．3-4-2-2. 25℃时，CH 4(g)在H 2O(l)和C 6H 6(l)中的亨利常数分别为4.18×109 Pa 和57×106 Pa ，则在相同的平衡气相分压p （CH 4）下，CH 4在水中与在苯中的平衡组成： (A). x （CH 4，水）＞x （CH 4，苯）； (B). x （CH 4，水）＜x （CH 4，苯）； (C). x （CH 4，水）＝x （CH 4，苯）； (D). 不能确定。 16．3-4-2-2 指出关于亨利定律的下列几点说明中，错误的是： (A) 溶质在气相和在溶剂中的分子状态必须相同； (B) 溶质必须是非挥发性溶质； (C) 温度愈高或压力愈低，溶液愈稀，亨利定律愈准确； (D) 对于混合气体，在总压力不太大时，亨利定律能分别适用于每一种气体，与其他气体的分压力无关。 17．3-4-2-3 形成理想液态混合物过程的混合性质是： (A) mix ?V=0 ，m ix ?H =0 mix ?S ＞0 ， mix ?G ＜0 ； (B) mix ?V ＞0 ，mix ?H ＜0， mix ?S =0 ， mix ?G =0 ；