化工热力学(天大)第5章习题答案新
化工热力学第三版(完全版)课后习题答案
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 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。
化工热力学习题及答案第五章蒸汽动力循环和制冷循环
第五章 蒸汽动力循环和制冷循环5-3设有一台锅炉，每小时产生压力为2.5MPa ,温度为350C 的水蒸汽4.5吨，锅炉的给水温度为30C,给水压力2.5MPa 。
已知锅炉效率为70%,锅炉效率: 如果该锅炉耗用的燃料为煤，每公斤煤的发热量为 29260J • kg -1，求该锅炉每小时的耗煤量。
2.5MPa 40 C H 2OH 169.77kJ kg内插得到 2.5MPa 30C H 2O H 169.7：86.3l28.04kJ kg查水蒸汽表2.0MPa 320 C H 2O H 3069.5kJ kg 1锅炉在等压情况下每小时从锅炉吸收的热量:出口压力P 1 0.008MPa 。
如果忽略所有过程的不可逆损失，试求： （1 ）汽轮机出口乏气 的干度与汽轮机的作功量；（2）水泵消耗的功量；（3）循环所作出的净功；（4）循环热效率。
解：朗肯循环在 T —S 图上表示如下:1点（过热蒸汽）性质：p 1 6MPa , t 1 540 C ,解：查水蒸汽表2.5MPa 20 C H 2O H 86.3kJ kg 锅炉每小时耗煤量：mcoal13490235658.6kg h 10.7 292601(3125.87 128.04) 31490235kJ hQ m H 2O H(H 2 H 1)4.5 1035- 4某朗肯循环的蒸汽参数为：进汽轮机的压力5 6MPa ，温度t 1 540 C ，汽轮机蒸汽吸收的热量 染料可提供的热量内插得到2.0MPa 查水蒸汽表内插得到3.0MPa 内插得到2.5MPa2.0MPa 360 C H 2O350 C H 2OH3.0MPa 320 C H 2O 3.0MPa 360 C H 2O350 C H 2O H 350 C H 2OHH 3159.3kJ 3159.3 3069.540 H 3043.4kJ H 3138.7kJ 3138.7 3043.4kg30 kg kg403114.88 3136.8530 3069.5 3043.4 3125.87kJ 3136.85kJ 3114.88kJkg 1kg 1 kg 12点(湿蒸汽)性质:S g 8.2287kJ kg 1V l 1.0084 cm 3g 11-2过程在膨胀机内完成，忽略过程的不可逆性，则该过程为等熵过程,S 2 S 1 6.9999kJ kg 1 K 12点汽液混合物熵值:循环热效率旦 1326・9 6.°420.3958H 4 3517.0 179.922(2)乏气的干度；(3)循环的气耗率；(4 )循环的热效率； (5)分析以上计算的结果。
化工热力学 第五章 相平衡
A）汽相为理想气体混合物，液相为理想溶液。 B）汽相和液相都是理想溶液。 C）汽相是理想气体混合物，而液相是非理想溶液。 D）两相都是非理想溶液。 5.2.1、相平衡的处理方法 状态方程法：用状态方程来解决相平衡中的逸度系数
ˆ iv yi P li xi P ˆ
活度系数法：液相的逸度用活度系数来计算
s s i i
5.3.2.2） 泡点温度和组成的计算（BUBLT）
已知：平衡压力P，液相组成xi，求 平衡温度T，汽相组成 yi 假设T，确定Pis 计算yi 否
y
i
1
是
园整
5.3.2.3 露点压力和组成计算（DEWP）
已知 平衡温度T，汽相组成yi ， 求平衡压力 P，液相组成xi 假设 P 计算Pis及xi
第5章
相 平 衡
在化工生产中，原料由于含有各种杂质，需要提纯进入反 应器；反应又常常是不完全的并伴有副产物，因而产物也是不 纯的，也需要进一步处理，才能得到产品。所有这些都离不开 分离操作，典型的分离操作有精馏（VLE）、吸收（GLE）、 萃取（LLE）、结晶（SLE）等，他们的投资常达整个工厂投 资的一半以上，对有些行业如石油和煤焦油加工等，甚至达到 80%--90%，这些分离都需要相平衡数据。 5.1 相平衡基础 5.1.1、相平衡的判据 何谓相平衡：
例：乙醇（1）----苯（2）溶液，含乙醇80%（mol%），求该溶液在 750mmHg时，的沸点及饱和蒸汽组成。已知乙醇---苯系统有一恒沸 混合物，此混合物含44.8%乙醇，在760mmHg时的沸点为68.24oC （忽略温度对活度系数的影响。 乙醇
苯
lg P1S 8.04494
1554 .3 222 .65 t
物理化学上册第五版天津大学出版社第五章化学平衡习题答案
物理化学上册第五版天津大学出版社第五章化学平衡习题答案5-1 在某恒定的温度和压力下，取mol n 10=的A （g ）进行如下反应：)()(g B g A =若θθμμA B =，试证明，当反应进度mol 5.0=ξ时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A ，B 间达到化学平衡。
证明：)()(g B g A =设开始时，A 的物质的量为0,A n ，B 的物质的量为0,B n ，而反应过程中A 、B 的物质的量分别为A n 与B n ，此时系统的吉布斯函数为ξμμd dG B B )(-=设反应从A 开始时mol n A 10=，当反应进度mol 5.0=ξ时，mol 5.0n n B A ==，mol nBB1=∑，p 5.0p p B A ==及θθμμA B =代入上式得)}ln ln (){( )}ln ()ln ({)(=-+-=+-+=-=ξμμξνμνμξμμθθθθd p RT p RT d p RT p RT d dG A B A B A A B B B B或 0,=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=pT G A ξ 这就证明了若θθμμA B =，反应进度mol 5.0=ξ时，系统的吉布斯函数G 值为最小，此时0,=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=pT G A ξ，A ，B 间达到化学平衡。
5-2 已知四氧化二氮的分解反应)(42g O N )(22g NO在298.15K 时，θmrG ∆175.4-⋅=mol kJ 。
试判断在此温度及下列条件下，反应进行的自发方向：（1）)1000( ),100(242kPa NO kPa O N ；（2）)100( ),1000(242kPa NO kPa O N ；（3）)200( ),300(242kPa NO kPa O N 。
解：1454.0K ,9283.1)15.298314.8/(1075.4/ln 3=-=⨯⨯-=∆-=θθθRT G K m r（1）100100/100)100/1000(/)/(22422===θθp p p p J O N NO p ， ,θK J p >反应向左； （2）1.0100/1000)100/100(/)/(22422===θθp p p p J O N NO p ， ,θK J p <反应向右； （3）333.1100/300)100/200(/)/(22422===θθp p p p J O N NO p， ,θK J p >反应向左。
2020年化工热力学课后答案
作者：旧在几作品编号：2254487796631145587263GF24000022 时间：2020.12.13化工热力学课后答案(填空、判断、画图)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 PP R 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 。
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。
化工热力学第五章作业讲解上课讲义
化工热力学第五章作业讲解第五章 例题一、填空题1.指出下列物系的自由度数目，(1)水的三相点 0 ，(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡状态 1 ，(3)甲醇和水的二元汽液平衡状态 2 ，(4)戊醇和水的二元汽-液-液三相平衡状态 1 。
2.说出下列汽液平衡关系适用的条件(1)l i v i f f ˆˆ= ______无限制条件__________；(2)i l i i v i x y ϕϕˆˆ= ______无限制条件____________； (3)i i s i i x P Py γ= _________低压条件下的非理想液相__________。
3.丙酮(1)-甲醇(2)二元体系在98.66KPa 时，恒沸组成x 1=y 1=0.796，恒沸温度为327.6K ，已知此温度下的06.65,39.9521==s s P P kPa 则 van Laar 方程常数是A 12=______0.587_____，A 21=____0.717____(已知van Laar 方程为 221112212112x A x A x x A A RT G E+=)4.在101.3kPa 下四氯化碳(1)-乙醇(2)体系的恒沸点是x 1=0.613和64.95℃，该温度下两组分的饱和蒸汽压分别是73.45和59.84kPa ，恒沸体系中液相的活度系数693.1,38.121==γγ。
1.组成为x 1=0.2，x 2=0.8，温度为300K 的二元液体的泡点组成y 1的为(已知液相的3733,1866),/(75212121==+=s s E t P P n n n n G Pa) ___0.334____________。
2.若用EOS ＋γ法来处理300K 时的甲烷（1）－正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困难是MPa P s4.251=饱和蒸气压太高，不易简化；（ EOS+γ法对于高压体系需矫正）。
3.EOS 法则计算混合物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数据是ij Ci Ci Ci k P T ,,,ω，通常如何得到相互作用参数的值？_从混合物的实验数据拟合得到。
化工热力学习题答案 第一至五、第七章
第一章 绪论一、选择题(共3小题，3分)1、(1分)关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ） A.可以判断新工艺、新方法的可行性。
B.优化工艺过程。
C.预测反应的速率。
D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实验数据推算大量有用数据。
E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。
2、(1分)关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ） （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。
（E ）应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。
3、(1分)关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ）A.判断新工艺的可行性。
B.化工过程能量分析。
C.反应速率预测。
D.相平衡研究参考答案一、选择题(共3小题，3分) 1、(1分)C 2、(1分)B 3、(1分)C第二章 流体的PVT 关系一、选择题(共17小题，17分)1、(1分)纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。
A ．饱和蒸汽 B.饱和液体 C ．过冷液体 D.过热蒸汽2、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。
A.高于T c 和高于P c B.临界温度和临界压力下 C.低于T c 和高于P c D.高于T c 和低于P c3、(1分)对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于 。
A. 0 B. 1 C. 2 D. 34、(1分)0.1Mpa ,400K 的2N 1kmol 体积约为__________A 3326LB 332.6LC 3.326LD 33.263m5、(1分)下列气体通用常数R 的数值和单位，正确的是__________ A K kmol m Pa ⋅⋅⨯/10314.833B 1.987cal/kmol KC 82.05 K atm cm /3⋅D 8.314K kmol J ⋅/ 6、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。
化工热力学第五章 习题解答.
第五章习题解答1. 在一定压力下,组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
(错,在共沸点时相同 2. 在(1-(2的体系的汽液平衡中,若(1是轻组分,(2是重组分,则11xy >,22x y <。
(错,若系统存在共沸点,就可以出现相反的情况 3. 纯物质的汽液平衡常数K 等于1。
(对,因为111==y x4. 在(1-(2的体系的汽液平衡中,若(1是轻组分,(2是重组分,若温度一定,则体系的压力,随着1x 的增大而增大。
(错,若系统存在共沸点,就可以出现相反的情况5. 下列汽液平衡关系是错误的i i Solvent i v i i x H Py *,ˆγϕ=。
(错,若i 组分采用不对称归一化,该式为正确6. 对于理想体系,汽液平衡常数K i (=y i /x i ,只与T 、P 有关,而与组成无关。
(对,可以从理想体系的汽液平衡关系证明7. 对于负偏差体系,液相的活度系数总是小于1。
(对 8. 能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。
(错 9.逸度系数也有归一化问题。
(错10. EOS +γ法既可以计算混合物的汽液平衡,也能计算纯物质的汽液平衡。
(错二、选择题1. 欲找到活度系数与组成的关系,已有下列二元体系的活度系数表达式,βα,为常数,请决定每一组的可接受性。
(D A 2211;x x βγαγ== B 12211;1x x βγαγ+=+=C 1221ln ;ln x x βγαγ==D 212221ln ;ln x x βγαγ== 2. 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0.3,在一定的T ,P 下,8812.0ˆ,9381.0ˆ21==ϕϕ,则此时混合物的逸度系数为。
(C A 0.9097 B 0.89827C 0.8979D 0.9092三、填空题1. 说出下列汽液平衡关系适用的条件(1 l i v i f f ˆˆ= ______无限制条件__________; (2i l i i v i x y ϕϕˆˆ= ______无限制条件____________; (3i i s i i x P Py γ= _________低压条件下的非理想液相__________。
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第五章 习 题 答 案
5-10 某二组元液体混合物在恒定T 及p 下的焓可用下式表示：
）
（2121211025450300x x x x x x H +++= 式中H 单位为1mol J -⋅。
试确定在该温度、压力状态下
（1）用1x 表示的1H 和2H ； （2）纯组分焓1H 和2H 的数值；
（3）无限稀释下液体的偏摩尔焓∞1H 和∞
2H 的数值。
解：（1）已知 )1025(450300212121x x x x x x H +++= （A ） 由于 211x x -=
故 )1025(450300212121x x x x x x H +++=
)]1(1025)[1()1(450300111111x x x x x x -+-+-+= 31211155140450x x x -+-= （B ） 根据 P T x H
x H H ⋅∂∂-+=))(
1(1
1 P T x H
x H H ⋅∂∂-=)(
1
12 其中 211.1
4510140)(
x x x H
P T -+-=∂∂ 则：)4510140)(1(1551404502111312111x x x x x x H -+--+-+-= 31211305010310x x x +-+= （C ） )4510140(1551404502111312112x x x x x x H -+---+-= 3121305450x x +-= (D) (2) 将11=x 及01=x 分别代入式（B ），得纯组元的焓1H 和2H 11mol J 300-⋅=H 12mol J 450-⋅=H
（3）∞1H 和∞
2H 是指在01=x 及11=x 时的1H 和2H 的极限值。
将01=x 代入式（C ）中得 11mol J 310-∞⋅=H
将11=x 代入式（D ）中得 12
mol J 475-∞
⋅=H 5-11 在303K 、105Pa 下，苯（1）和环己烷（2）的液体混合物的摩尔体积
V 和苯的摩尔分数1x 的关系如下：
21164.28.164.109x x V --=13-⋅mol cm
试导出1V 和2V 和V Δ的表达式。
解：根据摩尔性质与偏摩尔性质间的关系，即 1
11)1(dx dV
x V V -+= 1
1
2dx dV
x V V -= 已知 21164.28.164.109x x V --= 得
11
28.58.16x dx dV
--= 将V 及
1
dx dV
代入1V 和2V 的表达式中 得 211164.228.56.92x x V +-= （A ） 21264.24.109x V += （B ） 由式（A ） 当11→x 时，得96.891=V 由式（B ）
当01→x 时，得4.1092=V
根据 ∑-=∆)(i i i V V x V 则 )()(222111V V x V V x V -+-=∆
)4.10964.24.109)(1()96.8964.228.56.92(2112111-+-+-+-=x x x x x
31213121164.264.264.228.564.2x x x x x -++-= 21164.264.2x x -=
)1(64.211x x -= 2164.2x x =
5-13，试用合适的状态方程求正丁烷在K 460, Pa 6105.1⨯时的逸度与逸度系数。
解：查附录三得： K T c 12.425= MPa P c 796.3= 199.0=ω
082.112
.425460
==r T 395.010796.3105.166=⨯⨯=
r P 查图2-9，r T 、r P 点落在图2-9分界线上方，故适用于普遍化第二维里系数
关联式。
由式（2-37）得 289.0082.1422
.0083.06.1)0(-=-=B
015.0082
.1172
.0139.02
.4)1(=-=B 据式（5-73） ][ln )1()
0(B B T P r
r i ωφ+= 则 1044.0)015.0199.0289.0(082
.1395
.0ln -=⨯+-⨯=
i φ 9009.0=i φ
Pa P f i i 6610351.1105.19009.0⨯=⨯⨯==φ
5-15，在25℃、2MPa 条件下，由组元1和组元2组成的二元液体混合物中，组
元1的逸度1f
由下式给出
3
12111485x x x f +-=
式中，1x 是组元1的摩尔分数，1f
的单位为MPa 。
在上述T 和P 下，试
计算：
（1） 纯组元1的逸度1f ； （2） 纯组元1的逸度系数； （3） 组元1的亨利常数1k ；
（4） 作为1x 函数的活度系数1r 的表达式（组元1以Lewis —Randall 规则
为标准态）。
解：在25℃、2Mpa 时， 312111485x x x f +-=
(1) 在给定的温度压力下， 当11=x 时 11=f MPa （2）根据定义 5.02
1
11===
P f φ （3）根据 i i
i
x k x f i =→ˆlim 0 得5485lim ˆlim
1312110110111=+-==→→x x x x x f k x x MPa （4）111
1ˆf x f r = 21113121114851
485x x x x x x r +-=⨯+-=∴
5-17 试根据下列状态方程，计算摩尔分数为0.30 N 2（1）和0.70正丁烷（2）的二元气体混合物，在461K 和7.0MPa 的摩尔体积和N 2的逸度系数。
第二维里系数数值为：1411=B ，26522-=B ，5.912-=B ，单位均为13mol cm -⋅
（1）维里方程； （2）
解：（1）)(ˆln 1222111δφy B RT P += )(ˆln 12
21222δφy B RT P += 其中13221112122322651425.92-⋅=+-⨯-=--=mol cm B B B δ
2N ：2332.010)2327.014(461
3145.8107ˆln 626
1
=⨯⨯+⨯⨯=-φ 2626.1ˆ1
=φ 104H C n -： 4458.010)2323.0265(461
3145.8107ˆln 626
2-=⨯⨯+-⨯⨯=-φ
6403.0ˆ2
=φ 222
2
122111212B y B y y B y B ++= )(58.1322657.05.97.03.02143.01322-⋅-=⨯-⨯⨯⨯-⨯=mol cm B
)(1099.4141058.1321074613145.813666
---⋅⨯=⨯-⨯⨯=+=mol m B P RT V
5-20 对于二元液体溶液，其各组元在化学上没有太大的区别，并且具有相
差不大的分子体积时，其超额自由焓在定温定压条件下能够表示成为组成的函数
21x x RT G E A =
式中A 与x 无关，其标准态以Lewis-Randall 规则为基础。
试导出作为组成函数的
1ln γ和2ln γ的表达式。
解：对组元1， 已知 21x Ax RT
G E
= 其中n
n x 1
1=
、 n n x 22=
n
n An RT nG E
21=∴ 根据 2,,11])
/([ln n P T E n RT nG ∂∂=γ
则 )1()1(])/([
ln 1221211212n
n n n A n n
n An n n n An n -=-=∂∂=γ 或 2
2121)1(ln Ax x Ax =-=γ
同理，对组元2 ，212ln Ax =γ。