化工热力学期末复习重点
化工热力学考试重点-终极版整理
化工热力学一、重点1、临界点定义及表达式：维持气液平衡的最高温度和压力点。
、。
c 0T T p V =∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭220cT T p V =⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭2、Virial 方程体积表达式：231pV B C DZ RT V V V ==++++L 压力表达式：231pVZ B p C p D p RT'''==++++L3、偏心因子的定义及表达式：各种物质在时，纯态流体对比蒸汽0.7r T =压对数值与Ar ，Kr ，Xe 的值的偏差，即。
()0.7lg 1.00r s r T p ω==--物理意义：偏心因子表征物质的偏心度，即非球型分子偏离球对称的程度。
4、普遍化Virial 系数01ccBp B B RT ω=+011r r r rp p Z B B T T ω=++0 1.61 4.20.4220.0830.1720.139r r B T B T =-=-普遍化Virial系数与普遍化压缩因子适用范围5、Prausnitz 混合规则()()()()0.5311331222cij ci cj ijcicjcij cij ci zj cij cij cij cijcij i j T T T k V V V Z Z Z p Z RT V ωωω=-⎛⎫+ ⎪=⎪ ⎪⎝⎭=+==+6、熵的表达式的推导第一方程dS 当时，则有(),S S T V =V TS S dS dT dVT V ∂∂⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭因 V V V V Q TdS S C T T T T ∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭得 V V C S T T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭又 T V S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭所以 V VdT p dS C dV T T ∂⎛⎫=+ ⎪∂⎝⎭积分得到000ln T V V T V Vp S S S C d T dVT ∂⎛⎫-=∆=+ ⎪∂⎝⎭⎰⎰第二方程dS 当时，则有(),S S T p =p TS S dS dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭因 p p C S T T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭所以 p pdT V dS C dp T T ∂⎛⎫=- ⎪∂⎝⎭积分得到000ln Tpp T p pV S S S C d T dpT ∂⎛⎫-=∆=- ⎪∂⎝⎭⎰⎰第三方程dS 当时，则有(),S S p V =p VS S dS dp dVp V ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭因为VV V V V C S T S T p p T p T ⎛⎫⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂⎛⎫== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭p p p p p C S T S T V V T V T ∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭p V pV C C T T dS dp dV T p TV ⎛⎫∂∂⎛⎫=+⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭积分得到000pV p V p V pVC C T T S S dp dV T p T V ⎛⎫∂∂⎛⎫-=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎰⎰7、焓的表达式推导利用刚刚导出的三个方程来得到三个方程。
化工热力学复习
热力学原理在动力循环和制冷循环中的 应用，二循环的基本过程，对应的T－S 图，热效率、汽耗率（SSC），等熵效 率，单位制冷量q0，压缩机的消耗的功 率，制冷系数ξ＝q0/Ws。
化学反应平衡，反应进度与各组分摩尔数，摩 尔分率的关系，化学平衡常数。
敞开体系的热力学第一定律，能量衡算方程， 敞开体系的热力学第一定律 稳定流动过程的能量衡算方程，各种条件下的 简化条件。 敞开系统的热力学第二定律，熵衡算方程，熵 敞开系统的热力学第二定律 变，熵流，熵产的意义。理想功与损失(耗)功 的定义及在用能分析中的作用，各种单元操作 过程的理想功与损失(耗)功的分析。 有效能与无效能的定义，有效能衡算方程，热 有效能与无效能的定义 力学效率与有效能效率，过程的有效能分析。 合理用能准则，过程的经济性分析。 合理用能准则，过程的经济性分析 (二种单元操作过程的经济性分析)
掌握不同形式两元汽液相图，如T－X－Y图，P 掌握不同形式两元汽液相图 －X－Y图和X－Y图。了解一般正偏差，一般负 偏差和具有共沸系统的相图的特征。 混合物的汽液平衡计算是本章重要内容。 明确独立变量和需要计算的从属变量，选择合适
的计算类型，根据系统的条件，合理简化平衡准则。
掌握等温泡点的计算方法，掌握利用共沸点特性 掌握等温泡点的计算方法 计算活度系数关联式的参数。 汽液平衡数据热力学一致性检验的原理和方法， 汽液平衡数据热力学一致性检验的原理和方法 其他类型相平衡－了解气液平衡，液液平衡，液 其他类型相平衡－了解 固平衡系统的特点。
合理用能和过程的方向限度分析化工热力学的结构化工热力学核心热力学分析流动系统热力学分析单元操作反应过程共性特性分析相平衡热力学化学反应平衡溶液热力学基础热力学性质与计算husagpvt关系因为husag等无法测定但pvt可以测定由它们推混合规则与混合物的pvt方程纯物质的热力学性质与计算剩余性质的定义剩余性质和理想气体的热容等表达状态函数的变化
清华高等化工热力学复习资料
高等化工热力学期末复习第一部分：作业题 第一次：1.试推导某二元混合物液体中组分1的活度系数可以表示为121,ln E ET pG RT G x x γ⎡⎤∂=+⎢⎥∂⎣⎦式中G E为溶液的摩尔超额Gibbs 自由能。
解：2211222222211111112211ln ln )ln ln ()ln ln (,.ln ,ln ,γγγμγμγμγμμμμμμμμγμμμμθθθθθθRTx RTx x RT x RT x x RT x RT x G thus x x x RT x RT G id ac E id ac id ac E +=--++--+=-=+=+=+=-= 根据 Gibbs-Duhem 公式,在T 和P 恒定的情况下)1:(ln ln ln ln ln ,)1:(lnln ln )()(,,02112122211,1221,12112122112221112211=+=++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=+=+=-+-==+x x for RT RT x RTx RTx xG x G RT x G so x x for dx RT dx RT dx RT dx dx dG thus d x d x pT EEpT Eidac id ac E γγγγγγγγγγγμμμμμμ2.如果某流体服从范德华方程，试导出该流体的各种偏差函数的表达式。
解：范德华方程：2m m RT aP V b V =--（1）()ln mV m m m m m m V RTF F P dV RT V V ∞-=---⎰()2()ln ln ln ln ln ln lnmmV mm m m m mV mm m m m m mm m m m m mV RT a RTdV RT V b V V V V aRT V b RT V RT V V V V aRT RT V b V V VaRT V b V ∞∞=-----⎡⎤=---+-⎢⎥⎣⎦=---=--⎰（2）()lnm m mm mm VF F V S S R T V b⎡⎤∂-⎢⎥-=-=-∂-⎢⎥⎣⎦（3）()()m m m m m m m a U U F F T S S V -=-+-=-（4）()()m m m m m mH H U U PV P V -=-+-2m m m m m m V RT a aRT V V b V bRT a V b V ⎛⎫=-+-- ⎪-⎝⎭=--（5）()()m m m m m mG G F F PV P V -=-+-ln 2ln m m m m m m m m mV a bRT a RT V b V V b V V bRT aRT V b V b V ⎛⎫⎛⎫=-+-⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭=+---第二次试用P-V-T 关系表示T U V ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭从Gibbs 基础方程出发，即：dU TdS PdV =-得到热力学状态方程为：T T S U P T V V ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭右边第一项称为动压(Kinetic Pressure)；第二项称为内压，导出在理想气体情况下的动压与内压的常用表达式。
高等化工热力学复习提纲
RT qi xi
G
~ xi
呈直线关系 （3）Van laar方程适用于分子结构差异较大的体系
RT q i x i GE
~ xi
呈直线关系
溶解时，有热量变化 ②由于高分子由聚集态→溶剂中去，混乱度变大，每个分子有许多构象，则 高分子溶液的混合熵比理想溶液要大得多 > 因此有必要对高分子溶液的热力学函数（如混 合熵，混合热，混合自由能）进行修正。 25 二元体系气液平衡P-T相图的特点？ 二元体系 相数（）至少为1 ���F = N - + 2＝4- 自由度最多为3 1）临界点附近的P-T图 对于纯组分，其P-T图可以用两维坐标表示出来
ni ge i i / kT N gie
i
11 在298.15 K和标准压力下，将1 mol O2(g)放在体积为V的容器中，已知电子 基态的ge,0=3，基态能量e,o=0 ，忽略电子激发态项的贡献。O2的核间距 r=1.207×10-10m。计算氧分子的qe、qr、qt
(1)
(2)
(3) qt (
m(O 2 )
2 mkT 3 2 ) V h2
32 103 kg mol-1 5.313 1026 kg 6.023 1023 mol 298.15 K Vm (O 2 ) (0.0224 m3 mol-1 ) 273.15 K 0.02445 m3 mol-1
19 处理非理想溶液的三种主要的溶液模型的特点？ 非理想溶液模型大致分为三种情况 1、正规溶液模型; 正规溶液是指溶液中 SE=0或SE≌0 但HE≠0 2、无热溶液模型; 与正规溶液相反，无热溶液模型主要是溶液的HE＝0或HE≌0，但SE≠0。 ∴ GE=-TSE 3、基团溶液模型 基团溶液模型是把溶液看成各种基团组成，基于各基团在溶液中的性质加和 所描述的模型。 20 简述Whol的溶液活度系数方程的的特点及其应用范围？ ?特点 wohl型方程的应用范围 （1）适用正规溶液模型体系 GE=HE SE=0或SE≌0 （2）Margules方程适用于分子结构相似的体系 E
化工热力学复习重点
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。
化工热力学总复习
化工热力学总复习一．绪论1．化工热力学的研究内容：①测量关联与推算不同条件下物质的平衡性质熵焓,温度压强(纯物质),组成(混合物)②能量的计算建立在热力学第一，第二定律基础上③单元操作相应的相平衡组分逸度④物性及热力学性质状态方程2.热力学的研究方法：①微观热力学（统计热力学）②宏观热力学（经典热力学）研究体系达到平衡时的热力学性质，物系从一个状态到另一状态中间的变化。
无法研究速率问题二．流体的P-V-T关系1．几个概念①状态方程：描述流体P-V-T关系的函数式f(P.V.T)=0 称为状态方程②临界点：表示气液两相能共存的最高压力和温度的汽化线的另一个端点，称为临界点③超临界流体：高于临界压力和温度的区域内的流体车称为超临界流体（既不同于液体，又不同于气体，它的密度可以接近液体，但具有类似气体的体积可变性和传递性质。
可作为特殊的萃取溶剂和反应介质）2..状态方程的比较①.Van der Waals 方程：可用于气液两相，但是精度不高，实际应用较少。
常数随物质而异，由临界参数计算而得②.RK方程：适用于非极性和弱极性化合物，对多数强极性化合物的计算偏差较大。
能较成功的应用于气相，但对液相效果较差，不能用于气液相平衡的计算。
常数于流体特性有关，可由物质的临界参数计算③.SRK方程：计算精度比RK方程高，用于气液相平衡计算时精度较高，工程上应用广泛。
方程常数b与RK方程一致，但认为a不再是常数而是温度的函数④.PR方程：从SRK方程改进而来，精度更高，也是气液平衡工程计算的常用方程，预测液体摩尔体积的准确度较SRK明显提高。
方程参数利用纯物质的临界参数和偏心因子计算⑤.Virial方程：用于液相计算误差较大，不能用于气液相平衡计算。
其系数仅是温度的函数。
一般用普遍化方法估算。
目前尚未全部解决维里系数的数值⑥.M-H方程：方程准确度高，适用范围广，能用于包括非极性至强极性的化合物。
方程常数只需使用纯物质的临界参数及一点蒸汽压数据便可求得，是能从较少输入信息便可获得多种热力学性质的最优秀的状态方程之一3.Virial方程与virial系数①.从什么角度导出的维里方程？分子之间相互作用的受力②.维里方程为什么是纯理论方程？维里方程系用统计力学的方法推导而来，故而具有坚实的理论基础③.维里系数的确切的物理意义：第二维里系数是考虑到两个分子碰撞或相互作用导致的与理想行为的偏差，第三则是反映了三个分子碰撞所导致的非理想行为④.为什么维里方程可以截断？∵维里方程是无穷级数的形式，而实际应用时由于维里系数数据的缺乏，常使用近似成立的舍项形式，而多分子相互作用的概率很低，对Z的贡献逐项减小，∴可以截断⑤.什么时候截断误差大？什么时候使用二项截断式？压力越高，多分子碰撞的几率越大，引起的误差也越大；通常中，低压时取二项截断式⑥.维里系数取决于什么？对于一定物质而言，纯物质中维里系数仅取决于温度（混合物中取决于温度和各相组成）4.对比态原理及其应用①.对比态原理的对比态参数是什么意思？②.对比态有几个参数？哪几个？有三个；是对比温度Tr，对比压力Pr，和偏心因子ω③.偏心因子的概念？任一流体在Tr=0.7处的纵坐标lgP rS值与氩氪氙在同一条件下的lgPrS的差值④.什么时候ω=0？当流体是简单流体时，ω=0⑤.什么是简单流体？是惰性气体系球形分子的流体是简单流体5普遍化状态方程（由对比态原理推出的方程）①.状态方程的三个参数Tr Pr Vr②.两种普遍化计算方法维里系数法，普遍化压缩因子法③.Z0 Z1是谁的函数？是Pr ,Tr的复杂函数6.真实气体混合物的P-V-T关系①.混合物的P-V-T关系的状态方程的基本思路：利用纯物质的状态方程，推广应用到混合物，将A B等常数用混合物的常数代入（利用混合规则，即纯物质的性质及其组成来转化）②.混合维里系数中交叉项维里系数为什么会存在？不同的分子之间相互作用的影响③.维里系数下标的意义：B11，B22：纯物质的第二维里系数B12=B21：交叉第二维里系数，反映不同组分分子1，2之间的相互作用④.给出Σ公式进行展开，合并：B=ΣiΣjYiYjBij=y1y1B11+y1y2B12+y2y1B21+y2y2B227.液体的P-V-T性质①. 了解两个名词：修正的Rackett方程三.纯流体的热力学性质1.热力学性质间的关系①.两个概念：体积膨胀系数β等温压缩系数k②.剩余性质的定义：气体在真实状态下的热力学性质在同一温度，压力下当气体处于理想状态下热力学性质之间的差额③.计算剩余性质的目的：为了计算实际流体的热力学性质2.气体热力学性质的普遍化关系法①.计算剩余性质使用普遍化法时，把剩余性质变成谁的函数？Tr Pr Z PV=ZRT [Z:普遍化压缩因子]3.逸度和逸度系数①.为什么要引入逸度？为了修正什么？为了便于表达真实气体的自由焓，为了表征体系的逃逸趋势;为了修正压力②.什么是逸度系数？什么时候逸度系数=1？逸度系数是物质的逸度与其压力之比；[低压]理想气体时φi=1③.逸度系数的计算普遍化方法-----三参数（P V T）4．液体的逸度①.液体的逸度怎么定义？②.怎么计算液体逸度？通过液体饱和蒸汽压进行两次修正③.什么是Poynting因子？什么时候需要它？指数校正项称为Poynting因子；在高压下需要四.流体混合物的热力学性质1.化学位和偏摩尔性质①.偏摩尔体积的下标：(T,P,Nj) 混合后的偏摩尔体积与组成有关②.M Mi Mi 与Mt的名称③.摩尔与偏摩尔体积＆性质之间的关系：M=Σ（XiMi）2.Gibbs-Duhem 方程x1dM1+x2dM2=0 从一个组分的偏摩尔性质推算另一个组分①.Gibbs-Duhem方程表示了谁与谁的关系：混合物性质M与混合物中各组分的偏摩尔性质Mi之间的依赖关系3.混合物的逸度和逸度系数①.两个区别：混合物的逸度-----混合物总压的修正混合物的组分逸度------对分压的修正②.混合物的组分逸度的定义：通过给出纯物质的逸度公式改写4.理想溶液和标准态①.什么是理想溶液？组成结构相似（同系物）②.如何计算理想溶液的逸度？(为了考试方便) Lewis-Randall定则5.活度与活度系数①.二者用来修正什么？用来修正摩尔浓度②.运用活度与活度系数可以说明什么？可以说明理想溶液（与真实溶液的区别？）6.超额性质①.超额性质的概念在相同的温度，压力和组成条件下真实溶液和理想溶液性质之差②.为什么只讲超额自由焓? ∵超额自由焓与活度系数一一对应③.引入超额性质的目的？为了计算活度系数④.超额自由焓的建模中为什么取消了压强？∵其研究对象是非理想液体溶液，而压强对液体的作用影响小，故而忽略了。
化工热力学总复习
∑E = ∑E
Xout Xin
2）、热力学效率 ）、热力学效率 ）、
WS 产功： 产功： ηa = Wid
Wid 耗功： 耗功： ηa = WS W低 ∆EX低 id = 传热： 传热： ηa = ∆EX高 W高 id
3、热力学分析的基本方法 、
1）能量衡算法 ） 2）熵分析法 ） 3） ） 分析法
K −1 K
− 1
3.多变过程： 多变过程： 多变过程
WS ( R )
4.多级多变压缩 多级多变压缩
m −1 m m P2 − 1 =− PV1 1 P m −1 1
的条件下， 在1<m<K的条件下，当压缩比一定时： 的条件下 当压缩比一定时： 等温压缩功最小，终温最低； 等温压缩功最小，终温最低； 绝热压缩功最大，终温最高； 绝热压缩功最大，终温最高； 多变压缩功和终温介于两者之间。 多变压缩功和终温介于两者之间。
纯气体逸度的计算
的逸度和逸度系数： （2）混合物中组分 的逸度和逸度系数： ）混合物中组分i的逸度和逸度系数
逸度定义： 均相混合物中组分 i 的逸度定义：
ˆ T=常数 常数 dGi = RTd ln fi =Vi dP ˆ ˆ fi fi ˆ lim = lim = lim φi = 1 p→0 N p p→0 p p→0 i i
∆H = Q −WS 或 ∆h = q − ws
简化形式：
∆H = Q, ∆h = q
∆H = −WS 或 ∆h = −ws
∆h = 0, h1 = h2
节流
轴功
1、可逆轴功 WS ( R) 的计算： 可逆轴功
− ws( R) = v∆P
−WS( R) = V∆P
化工热力学重点难点考点剖析
第一章绪论（1） 明确化工热力学的主要任务是应用经典热力学原理，推算物质的平衡性质，从而解决实际问题，所以物性计算是化工热力学的主要任务。
（2） 掌握热力学性质计算的一般方法（3） 热力学性质计算与系统有关。
大家必须明确不同系统的热力学性质计算与其热力学原理的对应关系，这一点对于理解本课程的框架结构十分重要。
第二章流体的P-V-T关系（4） 应该理解状态方程不仅可以计算流体的p-V-T性质，而且在推算热力学性质中状态方程是系统特征的重要模型。
（5） 熟悉纯物质的P-V-T相图及其相图上的重要概念，如三相点、临界点、汽化线、熔化线、升华线、等温线、等压线等容线、单相区、两相共存区、超临界流体区等。
能在p-v图和p-T图中定性表达出有关热力学过程和热力学循环。
（6） 掌握由纯物质的临界点的数学特征约束状态方程常数的方法。
（7） 理解以p为显函数和以V为显函数的状态方程的形式，以及它们在性质计算中的区别。
（8） 能借助于软件用PR和SRK方程进行p-V-T性质计算，清楚计算时所需要输入的物性常数及其来源。
对于均相混合物性质的计算，需要应用混合法则，了解相互作用参数的含义和取值。
（9） 理解对应态原理的概念，掌握用图表和三参数对应态原理计算物性的方法，了解偏心因子对应态原理。
（10） 能够通过查寻有关手册，估算蒸汽压、饱和气液相摩尔体积、汽化焓等物性，清楚它们之间的关系。
第三章纯流体热力学性质的计算（11） 均相封闭系统的热力学原理给出了热力学性质之间的普遍化依赖关系，结合表达系统特征的模型就能获得不同热力学性质之间的具体表达式。
在物性推算中应该明确需要给定的独立变量，需要计算的从属变量，以及从属变量与独立变量之间的关系式。
另外，还必须输入有关模型参数，结合一定的数学方法，才能完成物性推算。
（12） 清楚剩余性质的含义，能用剩余性质和理性气体热容表达状态函数的变化。
能够用给定的状态方程推导出剩余性质表达式。