山东理工大学化工热力学第5章 习题与解答
化工热力学第三版(完全版)课后习题问题详解
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。
U =()1121T PP R C igP⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，错误！未找到引用源。
H = 1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。
B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误！未找到引用源。
U = 0 ，错误！未找到引用源。
H = 0 。
C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，错误！未找到引用源。
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。
化工热力学课后习题答案共105页word资料
习题第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。
和，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，，，，故体系将在T，2V，0.5P状态下达到平衡，，，）2. 封闭体系的体积为一常数。
（错）3. 封闭体系中有两个相。
在尚未达到平衡时，两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则两个相都等价于均相封闭体系。
（对）4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。
（对）5. 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。
）6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质，但是状态方程P=P(T，V)的自变量中只有一个强度性质，所以，这与相律有矛盾。
（错。
V也是强度性质）7. 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T1和T2，则该过程的；同样，对于初、终态压力相等的过程有。
（对。
状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。
）8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是（其中），而一位学生认为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。
(错。
)9. 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）10. 自变量与独立变量是不可能相同的。
（错。
有时可以一致）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. 封闭体系中，温度是T的1mol理想气体从(P ，V )等温可逆地膨胀到(P ，V )，则所做的功为i i f f(以V表示)或(以P表示)。
4. 封闭体系中的1mol理想气体(已知)，按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P ，则第 1 页A 等容过程的 W = 0 ，Q = ，U = ，H = 。
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 cB 。
临界温度和临界压力下C 。
低于T c 和高于P cD 。
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。
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__________。
化工热力学 第五章习题解答
习 题 五一 是否题5-1 汽液平衡关系ˆˆV L i i f f =的适用的条件是理想气体和理想溶液。
解：否。
5-2 汽液平衡关系s i i i i py p x γ=的适用的条件是低压条件下的非理想液相。
解：是。
5-3 在（1）－（2）二元系统的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分， 则11y x >， 22y x <。
解：错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况。
5-4 混合物汽液相图中的泡点曲线表示的是饱和汽相，而露点曲线表示的是饱和液相。
解：错。
5-5 对于负偏差系统，液相的活度系数总是小于1。
解：是。
5-6 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。
解：错，在共沸点时相同。
5-7 在组分（1）-组分（2）二元系统的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一定，则系统的压力，随着1x 的增大而增大。
解：错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况。
5-8 理想系统的汽液平衡 K i 等于1。
解：错，理想系统即汽相为理想气体，液相为理想溶液。
5-9 对于理想系统，汽液平衡常数K i ，只与 T 、p 有关，而与组成无关。
解：对，可以从理想体系的汽液平衡关系证明。
5-10能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。
解：错。
5-11当潜水员深海作业时，若以高压空气作为呼吸介质，由于氮气溶入血液的浓度过大，会给人体带来致命影响（类似氮气麻醉现象）。
根据习题5-11表1中25℃下溶解在水中的各种气体的Henry 常数Ｈ，认为以二氧化碳和氧气的混和气体为呼吸介质比较适合。
习题5-11表1 几种气体的Henry 常数气体 H /MPa 气体 H / MPa 气体 H / MPa 气体 H / Pa 乙炔135一氧化碳540氦气12660甲烷4185空气7295乙烷 3060 氢气 7160 氮气 8765 二氧化碳 167 乙烯1155硫化氢55氧气4438解：对。
化工热力学例题与解答(14)
一、是不是题 1. 在必然温度T(但T<Tc)下，纯物质的饱和蒸汽压只能够从诸如Antoine等蒸汽压
方程求得，而不能从已知常数的状态方程（如PR方程）求出，因为状态方程有三个未 知数(P、V、T)中，只给定了温度T，不可能唯一地肯定P和V。（错，因为纯物质的饱和 蒸汽压代表了汽液平衡时的压力。由相律知，纯物质汽液平衡状态时自由度为1，若已 知T，其蒸汽压就肯定下来了。已知常数的状态方程中，虽然有P、V、T三个变量，但 有状态方程和汽液平衡准则两个方程，所以，就可以计算出必然温度下的蒸汽压。）
4. 组 成 为 x1= ， x2= ， 温 度 为 300K 的 二 元 液 体 的 泡 点 组 成 y1 的 为 ( 已 知 液 相 的 GtE 75n1n2 /(n1 n2 ), P1s 1866, P2s 3733 Pa) 。
5. 若用EOS＋ 法来处置300K时的甲烷（1）－正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困
PS 0.4659218MPa,V sv 7332.118cm3 mol1,V sl 23.71137cm3 mol1 ln sv 0.0286171, ln sl 0.0286104, H vap 11.20489RT, S vap 11.2049R
(b)
Tb 473.2003K,V sv 2346.602cm3 mol1,V sl 25.41183cm3 mol1 ln sv 0.0709683, ln sl 0.0709697, H vap 9.192888RT, S vap 9.192887R
和汽相组成份别为 x1 , y1 ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T、P下使体系从头
达到汽液平衡，现在汽、液相的组成份别为 x1' , y1' ，则 x1' x1 和 y1' y1 。（错，二元汽 液平衡系统的自由度是2，在T，P给定的条件下，系统的状态就肯定下来了。）
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2. 下列二元混合物模型中，指出不对称归一化条件的活度系数。
A.
2 ln 1 2 x2
C. ln 1
21 x
2 1
2 B. ln 1 2 x2 1
D. ln 1 2 x 1
2 1
第五章 习题与解答
主讲教师: 崔洪友 山东理工大学化工学院
一、是否题
1. 在一定温度T(但T<Tc)下，纯物质的饱和蒸汽压只可以从诸如 Antoine等蒸汽压方程求得，而不能从已知常数的状态方程 （如PR方程）求出，因为状态方程有三个未知数(P、V、T) 中，只给定了温度T，不可能唯一地确定P和V。 因为纯物质的饱和蒸汽压代表了汽液平衡时的压力。由相律知， 纯物质汽液平衡状态时自由度为1，若已知T，其蒸汽压就确定 下来了。已知常数的状态方程中，虽然有P、V、T三个变量， 但有状态方程和汽液平衡准则两个方程，所以，就能计算出一 定温度下的蒸汽压。
9. 理想系统的汽液平衡K 等于1。
8. 纯物质的汽液平衡常数K等于1。
i
的
ˆ iv H i,Solvent i* xi 10. 下列汽液平衡关系是错误的 Pyi
若i 组分采用不对称归一化，该式为正确 11.EOS法只能用于高压相平衡计算，EOS＋ 法只能用于常 减压下的汽液平衡计算。
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， , 为常数，请决定每一组的可接受性 。
A. 1 x1; 2 x2
C. ln 1 x2 ; ln 2 x1
B. 1 1 x2 ; 2 1 x1
其中, 上临界溶解温度 T TUCST 被称为________________________
下临界溶解温度 T TLCST 被称为________________________
当T TUCST 或T TLCST 时,
2G x 2 1 T ,P
和y1' y1
二元汽液平衡系统的自由度是2，在T，P给定的条件下，系统 的状态就确定下来了。
6. 在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分， （2）是重组分，则
y1 x1 , y2 x2
7. 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x1 增大而增大。
17. 活度系数与所采用的归一化有关，但超额性质则与归一化 无关。
18. 逸度系数也有归一化问题。
19. EOS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。
20.EOS＋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。
s az az T az PBs T az B A 21. A-B形成的共沸物，在共沸点时有 PA
22. 二元溶液的Gibbs-Duhem方程可以表示成
T ( x1 1) H E dT P 常数 2 x1 1 RT 1 T ( x1 0) ln dx1 2 x1 0 P ( x1 1) V E dP T 常数 P ( x1 0) RT
3. 丙酮(1)-甲醇(2)二元体系在98.66KPa时，恒沸组成
x1=y1=0.796，恒沸温度为327.6K，已知此温度下的
s s P 95 . 39 , P 1 2 65.06 kP87 A12=___________ ，A21=__________
4. 组成为x1=0.2，x2=0.8，温度为300K的二元液体的泡点组 成y1为___________________ 0.334
s s (已知液相的 GtE 75n1n2 /(n1 n2 ), P 1866 , P 1 2 3733Pa)
5. 若用EOS＋ 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______________________
3. 二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的T，P下，
ˆ1 0.9381 ˆ 2 0.8812 ，则此时混合物的逸度系数为 ,
A. 0.9097
B. 0.89827
C. 0.8979
D. 0.9092
三、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
s 已知P 1 25.4MPa 饱和蒸气压太高，不易简化；( EOS+γ法对于高压体系需矫正)
6. EOS法则计算混合物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数
TCi , PCi ,Ci , kij ，通常如何得到相互作用参数的值？ 据是______________
从混合物的实验数据拟合得到。 _________________________________
2.混合物汽液相图中的泡点曲线表示的是饱和汽相，而露点曲 线表示的是饱和液相。
3. 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。
4. 一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等 于沸点。
5. 由（1），（2）两组分组成的二元混合物，在一定T、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为 x1 , y1 ，若体系 加入10 mol 的组分（1），在相同T、P下使体系重新达到 汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为 x1' , y1' ，则 x1' x1
ˆv f ˆ l __________ 无限制条件 1. f __________ ______ i i
ˆiv yi ˆil xi __________ 无限制条件 2. __________
s 低压条件下的非理想液相 3. Pyi P __________ i i xi __________
2G 均相 （相态）， x 2 时，溶液是______ 1 T ,P
> 0（填>,<或=）; ___
液液平衡 相态）， 当T TUCST 和T TLCST 时, 溶液是__________
2G x 2 1 T ,P
< 0（填>,<或=）; ___
7. 由Wilson方程计算常减压下的汽液平衡时，需要输入的数据 Antoine常数Ai,Bi,Ci _____________________; Rackett方程常数α，β 是____________________; 能量参数 (ij ii )(i, j 1,2, N ) _______________________________; Wilson方程的能量 能从混合物的有关数据（如相平衡）得到 参数是如何得到的________________________________ 8. 对于一个具有UCST和LCST的体系，当 T TUCST 和T TLCST
BP 结合一定的混合法则后，也能作为 RT EOS法计算汽液平衡的模型。 13. 对于理想体系，汽液平衡常数Ki(=yi/xi)，只与T、P有关，
12. virial方程 Z 1
而与组成无关。
14. 二元共沸物的自由度为1 。
15. 对于负偏差体系，液相的活度系数总是小于1。
16. 能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。
A12 A21 x1 x2 GE 已知van Laar 方程为 RT A12 x1 A21 x2
4. 在101.3kPa下四氯化碳(1)-乙醇(2)体系的恒沸点是x1=0.613 和64.95℃，该温度下两组分的饱和蒸汽压分别是73.45和
1 1.379, 2 1.693 59.84kPa，恒沸体系中液相的活度系数______________
= 0（填>,<或=）. ___
四、计算题
五、图示题
六、证明题