化工热力学第一章 习题解答

第一章习题解答

一、问答题：

1-1化工热力学与哪些学科相邻？化工热力学与物理化学中的化学热力学有哪些异同点？

【参考答案】：高等数学、物理化学是化工热力学的基础，而化工热力学又是《化工原理》、《化工设计》、《反应工程》、《化工分离过程》等课程的基础和指导。化工热力学是以化学热力学和工程热力学为基础。化工热力学与化学热力学的共同点为：两者都是利用热力学第一、第二定律解决问题；区别在于：化学热力学的处理对象是理想气体、理想溶液、封闭体系；而化工热力学面对的是实际气体、实际溶液、流动体系，因此化工热力学要比化学热力学要复杂得多。

1-2化工热力学在化学工程与工艺专业知识构成中居于什么位置？

【参考答案】：化工热力学与其它化学工程分支学科间的关系如下图所示，可以看出，化工热力学在化学工程中有极其重要的作用。

1-3化工热力学有些什么实际应用？请举例说明。

【参考答案】：

①确定化学反应发生的可能性及其方向，确定反应平衡条件和平衡时体系的状态。（可行性分析）

②描述能量转换的规律，确定某种能量向目标能量转换的最大效率。（能量有效利用）

③描述物态变化的规律和状态性质。

④确定相变发生的可能性及其方向，确定相平衡条件和相平衡时体系的状态。

⑤通过模拟计算，得到最优操作条件，代替耗费巨大的中间试验。

化工热力学最直接的应用就是精馏塔的设计：1）汽液平衡线是确定精馏塔理论板数的依据，可以说没有化工热力学的汽液平衡数据就没有精馏塔的设计；2）精馏塔再沸器提供的热量离不开化工热力学的焓的数据。由此可见，化工热力学在既涉及到相平衡问题又涉及到能量有效利用的分离过程中有着举足轻重的作用。

1-4化工热力学能为目前全世界提倡的“节能减排”做些什么？

【参考答案】：化工热力学是化学工程的一个重要分支，它的最根本任务就是利用热力学第一、第二定律给出物质和能量的最大利用极限，有效地降低生产能耗，减少污染。因此毫不夸张地说：化工热力学就是为节能减排而生的！

1-5化工热力学的研究特点是什么？

【参考答案】：化工热力学的研究特点：

(1)从局部的实验数据加半经验模型来推算系统完整的信息；

(2)从常温常压的物性数据来推算苛刻条件下的性质；

(3)从容易获得的物性数据（p、V、T、x）来推算较难测定或不可测试

的数据（y，H，S，G）；

(4)从纯物质的性质利用混合规则求取混合物的性质；

(5)以理想态为标准态加上校正，求取真实物质的性质。

其中最大的特点是将实际过程变成理想模型加校正的处理问题方法。