化工热力学考试重点终极版

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 D Z RT V V V==++++压力表达式：231pVZ B p C p D p RT'''==++++3、偏心因子的定义及表达式：各种物质在0.7r T =时，纯态流体对比蒸汽压对数值与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 系数普遍化Virial 系数与普遍化压缩因子适用范围5、Prausnitz 混合规则6、熵的表达式的推导第一dS 方程当(),S S T V =时，则有因 V V V V Q TdS S C T T T T ∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 得 V VC S T T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭ 又 T VS p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭所以 VVdT p dS C dV T T ∂⎛⎫=+ ⎪∂⎝⎭ 积分得到第二dS 方程当(),S S T p =时，则有因 p p C S T T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭ p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭所以 ppdT V dS C dp T T ∂⎛⎫=- ⎪∂⎝⎭ 积分得到第三dS 方程当(),S S p V =时，则有因为积分得到7、焓的表达式推导利用刚刚导出的三个dS方程来得到三个dH方程。

=+（1）dH TdS Vdp将第一dS方程代入（1）式并注意得到得到第一dH方程积分得到第二dH方程积分得到第三dH方程积分得到8、剩余性质的定义：所谓剩余性质，是气体在真实状态下的热力学性质与在同一温度、压力下当气体处于理想状态下的热力学性质之间的差额。

式中M与M*分别为在相同温度和压力下，真实气体与理想气体的某一广度热力学性质的摩尔值，如V、U、H、S和G等。

9、普遍化Virial系数计算剩余熵和焓10、逸度及逸度系数的定义f。

对于真实气体，定义逸度iln i i dG RTd f = （等温）逸度系数的定义11、温熵图，即T S -图（以往试卷有类似题目）等干度线、等压线、等焓线、等比容线。

12、化学位、偏摩尔性质化学位：将无限小量的物质i 加到均相体系中而保持相均匀同时体系的熵和体积保持不变，体系内能变化与加入物质量的比值为物质i 在所处相中的势，称为化学位。

偏摩尔性质：在给定的T 、P 和其他物质的量不变时，向含有组分i 的无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的热力学性质的变化。

偏摩尔性质有三个重要的要素：①恒温、恒压；②广度性质（容量性质）；③随某组分摩尔数的变化率。

13、混合物的组分逸度及逸度系数混合物中组分i 的逸度的定义为：ˆln i idG RT f = （等温） 混合物中组分i 的逸度系数的定义为：ˆˆi i f x pφ=混合物的逸度的定义为：ln dG RT f = （等温）混合物的逸度系数的定义为：f pφ=14、理想溶液的逸度，标准态（1）、以Lewis-Randall 定则为基础规定标准态：()1ˆlim i i i x iff LR f x →==。

（2）、以Henry 定律为基础规定标准态：()0ˆlim i i i x iff HL k x →==，其中ki 为henry 常数。

适用条件：在体系温度、压力下，溶液中各组分的纯物质聚集态相同，并且组分之间可以无限制混合时，各组分都以Lewis-Randall 定则为基础规定标准态。

在体系温度、压力下，溶液中各组分的纯物质聚集态不同，或者，组分之间不能无限制混合时，溶剂以Lewis-Randall 定则为基础规定标准态，溶质以Henry 定律为基础规定标准态。

15、混合过程性质：溶液的性质M 与构成溶液各组分在标准态时性质总和之差。

i i M M x M ∆=-∑，M i 是与混合物同温、同压下纯组分i 的摩尔性质。

混合物的摩尔性质与偏摩尔性质的关系：16、超额性质定义及表达式超额性质定义为相同的温度、压力和组成条件下真实溶液性质与理想溶液性质之差。

17、正规溶液和无热溶液的区分正规溶液：当极少量的一个组分从理想溶液迁移到有相同组成的真实溶液时，如果没有熵的变化，并且总的体积不变，此溶液称为正规溶液。

无热溶液：某些由分子大小相差甚远的组分构成的溶液，特别是聚合物溶液属此类型。

这类溶液0E H ≈，故称为无热溶液。

E E G TS =-。

18、相平衡的判据（1）、(),0T p dG =，它表明在给定的温度和压力条件下，平衡态就是所有可能变化达到的自由焓数值中最小的那个状态。

（2）、()1,2,,N i i i i αβπμμμ====，表明，N 个组分的系统内，若π个相在均一的温度、压力下达到平衡时，物系内的每一组分在所有各相中的化学位必定相同。

（3）、()ˆˆˆ1,2,,i i if f f i N αβπ====，说明，各相在同样的温度、压力下达到平衡时，每一个组分在各相中的逸度相等。

19、气液平衡的分类（1）、完全理想系：汽相—理想气体，液相—理想液体（2）、理想系：汽，液相—理想液体（VL 均服从LR ）（3）、部分理想系：汽—理想气体，液相—非理想液体（4）、非理想系：20、理想功概念：理想功即指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时，理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功。

21、热力学效率T η：理想功与实际功的比值。

22、由Rankine 循环的示意图画温熵图23、通过通过改变蒸汽参数提高Rankine循环的热效率（1）、提高蒸汽的过热温度在相同的蒸汽压力下，提高蒸汽的过热温度时, 可提高平均吸热温度，增大作功量，提高循环的热效率，并且可以降低汽耗率。

同时乏气的干度增加，使透平机的相对内部效率也可提高。

但是蒸汽的最高温度受到金属材料性能的限制，不能无限地提高，一般过热蒸汽的最高温度以不超873K为宜。

（2）、提高蒸汽的压力当蒸汽压力提高时，热效率提高、而汽耗率下降。

但是随着压力的提高，乏汽的干度下降，即湿含量增加，因而会引起透乎机相对内部效率的降低。

还会使透平中最后几级的叶片受到磨蚀，缩短寿命。

乏汽的干度一般不应低于0.88。

另外，蒸汽压力的提高，不能超过水的临界压力，而且设备制造费用也会大幅上升。

24、节流膨胀过程、绝热膨胀过程节流膨胀：高压流体流过管道中一节流元件（如节流阀、孔板、毛细管等），迅速膨胀到低压的过程称为节流膨胀。

绝热膨胀：气体从高压向低压做绝热膨胀时，若通过膨胀机来实现，则可对外做功，如果过程是可逆的，称为等熵膨胀。

25、Gibbs-Duhem 方程Gibbs-Duhem 方程的一般形式：当T、P恒定时当 M=G 时 (),0i i T P x dG =∑ 二元系等温、等压条件下 二、题目1、正确写出下列热力学函数的定义式偏心因子：各种物质在0.7r T =时，纯态流体对比蒸汽压对数值与Ar ，Kr ，Xe 的值的偏差，即()0.7lg 1.00rs r T p ω==--。

偏心因子表征物质分子的偏心度，即非球型分子偏离球对称的程度。

剩余性质M R ：所谓剩余性质，是气体在真实状态下的热力学性质与在同一温度、压力下当气体处于理想状态下的热力学性质之间的差额。

*R M M M =-。

可逆轴功21p s p W Vdp =⎰，对于液体在积分时V 一般可以视为常数。

微观熵S ：热力学几率的量度，与体系内部分子运动混乱程度有关，ln S k =Ω。

宏观熵S ：熵是表征系统混乱程度的量度，QdS Tδ=。

熵流f QS Tδ=⎰，流入体系为正，离开体系为负。

熵产g S ：是体系内部不可逆性引起的熵变。

理想功id W ：理想功即指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时，理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功0id W H T S =∆-∆。

损耗功L W ：系统在相同的状态变化过程中，完全可逆过程的理想功与不可逆过程的实际功之差，L id S W W W =-。

有效能x E ，任何体系在一定状态下的有效能是体系与环境的作用，从所处的状态达到与环境相平衡的可逆过程中，对外界做的最大有用功称为该体系在该状态下的有用功。

热效率T η：理想功与实际功的比值。

()()==ac T id idT ac W W W W ηη产生功需要功。

产功过程热力学效率a η：产功设备在实际过程中提供的功与理想功的比值，它是过程热力学完善性的尺度，反映了过程可逆的程度。

()=aca idW W η产生功。

耗功过程热力学效率a η：理想功与耗功设备在实际过程中消耗的功的比值，它是过程热力学完善性的尺度，反映了过程可逆的程度。

()=ida acW W η需要功。

偏摩尔性质i M ：在给定的T 、P 和其他物质的量不变时，向含有组分i 的无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的热力学性质的变化，()jn ,P ,T i i n nM M ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=混合性质ΔM ：溶液的性质M 与构成溶液各组分在标准态时性质总和之差，ii M x M M ∑-=∆。

超额性质M E ：相同温度、压力和组成时，真实溶液与理想溶液混合性质之差，E id E idM M M M M M =-∆=∆-∆。

逸度：ln i i dG RTd f = （等温）。

逸度系数：ii f pϕ=。

组分逸度ˆif ：温度为常数时，ˆln i i dG RTd f =，0ˆlim 1i P if y P →=组分逸度系数ˆˆi i f x pφ=；组分活度：活度定义为溶液中组分的逸度ˆif 对该组分在标准态时的逸度i f ︒之比，用ˆi a 表示，ˆˆiii f a f ︒=。

组分活度系数i γ：活度与摩尔百分数之比为活度系数，ˆˆˆˆii ii id ii i ia f f x x f f γ︒===。

2、问答题（1）、T-S 图与蒸汽动力循环图。

（2选1，见重点11与22）（2）、动量传递与热量传递的推导。

（2选1）动量传递过程：流体与设备和流体分子之间的摩擦和扰动导致熵增和不可逆。

和外界无热、功交换的过程，有得21P P VdS dP T V S dPT =-∆=-⎰无热、功交换但有压降的流动过程，必有功损耗，得流动过程中温度和比容变化不大流体压力差大致与流速成平方关系，因此损耗功大致与流速成平方关系；压力差恒定时，损耗功与T 0/T 成正比关系，流体温度越低，损耗功越大；损耗功与流体比容成正比关系，因此气体节流的损耗功比液体节流的损耗功大得多。