化工热力学 简答题
化工热力学简答题复习
问：什么是强度性质？ 答：强度性质表现出系统质的特性，与物质的量无关，没有加和性。如P,T等。 问：什么是剩余性质 (Residual properties)？ 答：剩余性质定义为在相同的T，P下真实气体的热力学性质与理想气体的热力学性质的差值。 问：剩余性质的数学定义式是什么？ 答: 剩余性质的数学定义式是MR=M-M* 问：剩余性质的基准态是如何选择？ 答：剩余性质的基准态的选择是任意的，常常出于方便，但通常多选择物质的某些特征状态作为基准。
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问： 什么是热的定义？ 答： 热的定义是通过体系的边界， 体系与体系 ( 或体系与环境 ) 之间由于温差而传递的能量。 问：热能不能贮存？ 答：热不能贮存，它只是能量的传递形式。 问：热是不是状态函数？ 答：热不是状态函数，它与过程变化的途径有关。 问：热的正副值是如何规定？ 答：习惯规定，体系吸热为正值，体系放热为负值。
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问：常用的状态函数有哪些？
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答：常用的状态函数有压力、温度、比容、内能、焓、熵、自由焓等。
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问：热力学变量可以分为几种？
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答：热力学变量可以分为强度量与广度量。
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问：什么是过程？
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答： 过程是指体系由某一平衡状态变化到另一平衡状态时所经历的全部状态的总和。
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问：化工热力学是以什么定律为基础？
问：化工热力学主要任务是什么？
问：化工热力学主要任务是什么？
答：化工热力学是以热力学第一、第二定律为基础。
答：化工热力学主要任务是研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用。
答：化工热力学主要任务是研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。
化工热力学复习题(附答案)
化工热力学复习题一、选择题1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（C ） A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽2. 纯物质的第二virial 系数B （A ）A 仅是T 的函数B 是T 和P 的函数C 是T 和V 的函数D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（B ）A.1x y zZ Z x x y y ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=-⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭B.1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ C.1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭D.1y Z xZ y y x x Z ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 4. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（C ）A.*R M M M =+B.*2R M M M =-C.*R M M M =-D.*R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是(B)（A ）纯物质无偏摩尔量。
（B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。
（C ）偏摩尔性质是强度性质。
（D ）强度性质无偏摩尔量。
6. 关于逸度的下列说法中不正确的是(D) （A ）逸度可称为“校正压力”。
（B ）逸度可称为“有效压力”。
（C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差。
（D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。
（E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。
7. 二元溶液，T,P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是(C). a.X 1dlnγ1/dX 1+X 2dlnγ2/dX 2=0b.X 1dlnγ1/dX 2+X 2dlnγ2/dX 1=0 c.X 1dlnγ1/dX 1+X 2dlnγ2/dX 1=0d.X 1dlnγ1/dX 1–X 2dlnγ2/dX 1=0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是(A)A.系统的偏摩尔量就是化学势B.化学势是系统的强度性质C.系统中的任一物质都有化学势D.化学势大小决定物质迁移的方向 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是(E)（A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B)理想溶液活度等于其浓度。
化工热力学试题及答案
化工热力学试题及答案一、选择题1. 热力学是研究物质宏观的（）性质和（）关系的科学。
A. 动态，运动B. 静态，运动C. 静态，平衡D. 动态，平衡答案：C2. 热力学第零定律主要阐述了（）。
A. 内能的存在B. 平衡状态的特点C. 熵的增加D. 热量传递答案：B3. 对于孤立系统来说，其熵不断（）。
A. 增加B. 减少C. 变化D. 维持不变答案：A4. 以下哪个是热力学第一定律？A. 能量守恒定律B. 熵增定律C. 熵减定律D. 完全合成反应律答案：A5. 热力学第二定律主要阐述了（）。
A. 熵的增加B. 熵的减少C. 热能转化效率D. 内能的转化答案：A二、问答题1. 请简要解释热力学第一定律的内容。
答案：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量在系统中的总量是守恒的。
即在一个孤立系统中，能量的增加（或减少）等于对外界做功与系统吸热之和，即ΔU = Q - W。
其中，ΔU代表系统内能的变化，Q代表吸热，W代表对外界做功。
2. 什么是熵？简要解释熵增定律。
答案：熵是系统混乱程度的度量，也可以理解为系统的无序程度。
熵增定律是热力学第二定律的核心表述，它指出孤立系统的熵总是不断增加的。
即系统的无序状态总是向更加无序的方向发展。
这个过程是不可逆的，熵增定律体现了自然界的不可逆性。
三、计算题1. 一个物质在常压下从298K变为328K，该物质对外界吸收了1000J的热量，求该物质的热容。
解答：根据热容的定义，热容C等于物质吸收的热量Q与温度变化ΔT的比值。
即C = Q / ΔT。
根据题目所给的数据，Q = 1000J，ΔT = 328K - 298K = 30K。
将数据代入公式计算得到热容C = 1000J / 30K = 33.33 J/K。
2. 已知某化学反应的焓变为-300 kJ/mol。
如果该反应的摩尔物质数量为2 mol，求该反应的总焓变。
解答：总焓变等于摩尔焓变乘以物质的摩尔物质数量。
化工热力学复习题(汇总)
化工热力学简答题：1. 请写出维里方程。
V C V B RT PV Z 21++==2. 写出闭系非流动过程的能量平衡式。
ω-=∆q U3. 结合P-V 图说明多级压缩省功并且防止终温过高。
4. 熵产的大小与过程的不可逆程度有无关系？可逆过程有无熵产生？熵产与过程有关，不是状态函数， 不可逆程度越大，熵产越大，可逆过程无熵产。
5. 以T 为纵坐标、S 为横坐标绘出朗肯循环的T-S 图，并标明各条线表示的具体过程。
6. 请解释高级能量、低级能量和僵态能量。
高级能：理论上能完全转化为功的能量；低级能：理论上不能全部转化为功的能量；僵态能：完全不能转化为功的能量。
7. 单位能量所含的 用称为能级Ω。
能级的数值处于0和1之间，即0≤Ω≤1，请说明高级能量、低 1 级能量和僵态能量的能级。
0<...<1 08. 用和 无何者为高级能量，何者为僵态能量？㶲9. 请说明合理用能的基本原则。
（1）要能尽其用，防止能量无偿降级；（2）要采用最佳推动力的设计原则；（3）要合理组织能量梯级应用，采用能量优化利用方案。
10. 下图是一个有多股物流进出的敞开体系，请写出其熵变 的表达式。
∑∑-+∆+∆=ji g f opsysout mjsj in misi dt S S ds )()(11. 请说明 用与理想功是否等同。
12. 请说明两种损失。
㶲的损失可分为两部分，一部分称为内部损失，是由系统内部各个不可逆因素造成的㶲的损失；另一部分是外部损失，即系统向环境排出的能量中所包含的㶲的损失。
13. 请说明两种效率。
（1）第一定律效率η1：其定义是过程所期望的能量和实现期望所消耗的能量之比，即E E AN =η1;（2）第二定律效率η2：其定义是过程所期望的㶲和实现期望所消耗的㶲之比，η2=E E XA XN / 14. 热力学分析方法有能量恒算法、熵分析法和 用分析法，请说明对于只利用热能为主的场合和热过程中存在能量转化的场合分别可以采用哪种分析方法进行评价。
化工热力学
《化工热力学》一、简答题（共8题，共40分，每题5分）1.写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。
2.写出维里方程中维里系数B、C的物理意义，并写出舍项维里方程的混合规则。
3.请分别以水溶解度和辛醇/水分配系数为例，简述环境热力学中相关的关系和特点。
4.写出混合物中i组元逸度和逸度系数的定义式。
5.请写出剩余性质及超额性质的定义及定义式。
6.为什么K值法可以用于烃类混合物的汽液平衡计算？7.写出局部组成的概念及Wilson方程和NRTL方程的优缺点。
8.汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么？二、推导题（共2题，共15分，其中第一题8分，第二题7分）1.请推导出汽液相平衡的关系式。
（其中：液相用活度系数表示，以Lewis-Randell规则为基准；汽相用逸度系数表示。
）2.从上式出发，进行适当的假设和简化，推导出拉乌尔定律。
三、计算题（共4题，共45分，其中第一题15分，第二题15分，第三题5分，第四题10分）1.求某气体在473 K，30⨯105 Pa时，H m=?已知：pV m=R T+10-5p，其中：p单位Pa，V m单位m3·mol-1，C p id = 7.0+1.0⨯ 10-3T(J·mol-1·K-1)。
设：该饱和液体在273 K时，H m=0 (J·mol-1) 。
其中安托尼常数A=20.7，B=2219.2，C=-31.13。
（安托尼方程中压力p：Pa，T：K，压力用自然对数表示）（设Δz =1）2.二元溶液中组元1的逸度1ˆf为312111306040ˆxxxf+-=，求：(1)纯组元1的逸度*1f(2)组元1在溶液中的Henry常数k1(3)用x1表示的1γ表达式（基于Lewis-Randell规则）(4)用x1表示的1γ'表达式（基于Henry定律）3.例4-4其中：4.写出已知汽相组成（y1, y2,….,y n）及温度T，求露点压力p及与之相平衡的液相组成（x1, x2, ….x n）的计算过程。
化工热力学复习最终版
简答题1．为什么同系物的沸点和熔点随分子量的增加而增加？答：这是由于同系物具有相同的官能团，因此偶极距和第一电离势大致相同，但是极化率随分子量的增大而增大，而诱导作用和色散作用均随极化率的增大而增大，因而沸点、熔点增高，气化热和熔化热也增加。
注意：分子变大就加重，就不能灵活运动，因而需要更高的温度是分子具有更高的动能并无关系。
2．能否设计一套制冷实验装置获得绝对零度的低温？为什么？3．举例说明氢键及其作用。
答：（1）分子间熔沸点升高，分子内熔沸点降低，例如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45℃）比有分子间氢键的间位熔点（96℃）和对位熔点（114℃）都低。
(2) 溶解度增大。
HF和NH3在水中的溶解度比较大，就是这个缘故。
(3)粘度增大，例如甘油、磷酸等多羟基化合物，由于分子间有氢键，通常为粘稠状液体。
（4）密度液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，例如液态HF，在通常条件下，除了正常简HF分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n，分子缔合的结果会影响液体的密度。
4．根据热力学定律，谈谈怎样做到能量的合理利用？答：（1）防止能量无偿降级（2）采用最佳推动力的选择（3）合理组织能量多次利用，采用能量优化利用的原则5．Lennard-Jones位能函数在σ=r时是什么状态？答：Lennard-Jones 位能函数在σ时位能为零，此时吸引和排斥对位能的贡献相抵消，即排斥能和吸引能相等，此时的σ大约等于分子直径。
讨论题1. 根据所学的热力学知识，谈谈怎样做到能量的合理利用？ 答：合理用能总的原则，按照用户所需要能量的数量和质量来供给，需要注意：（1）防止能量无偿降级：避免用高温热源加热低温物料，或者将高压蒸汽节流降温、降压使用，增加设备的绝热保温性能。
（2）采用最佳的工艺方案：推动力越大，速率越大，设备投资费用可以减少，但是有效能损失增加，能耗增加。
推动力减小，可减小有效能损失，降低能耗，但要增加产量需要增加设备，投资增大。
化工热力学复习题及答案.
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。
G S H U ∆∆=∆=∆,,0,0但和0不一定等于A ∆，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 ＝0，0=U ∆，0=T ∆，0=H ∆，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=∆，2ln RT S T H G -=-=∆∆∆，2ln RT S T U A -=-=∆∆∆） 2. 封闭体系的体积为一常数。
（错）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。
）6. 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） 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. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。
4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。
5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980calmol -1 K -1。
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。
化工热力学复习题
化工热力学复习题1. 简述化工热力学的基本概念及其在化工过程中的重要性。
2. 列出并解释以下热力学基本定律：a. 零定律b. 第一定律c. 第二定律3. 描述焓变（ΔH）和熵变（ΔS）的概念，并解释它们在化学反应中的作用。
4. 说明理想气体状态方程及其适用范围。
5. 讨论在化工过程中如何计算反应的吉布斯自由能变化（ΔG）。
6. 阐述化学势的概念及其在多组分系统中的意义。
7. 列出并解释以下热力学性质：a. 内能（U）b. 焓（H）c. 熵（S）d. 吉布斯自由能（G）e. 亥姆霍兹自由能（A）8. 描述卡诺循环的原理及其在热力学效率分析中的应用。
9. 计算并解释在恒压条件下，1摩尔理想气体从298K升温至500K时的焓变。
10. 讨论在实际化工过程中，非理想气体行为对过程设计和操作的影响。
11. 说明如何使用范特霍夫方程来预测化学反应的平衡常数随温度变化的趋势。
12. 描述并解释热力学稳定性的概念及其在化工系统设计中的应用。
13. 计算并解释在恒容条件下，1摩尔水从液态转变为气态时的熵变。
14. 讨论在化工过程中，如何利用热力学数据预测和优化反应路径。
15. 描述并解释热力学第一定律在能量守恒和能量转换中的应用。
16. 讨论在化工过程中，如何利用热力学第二定律来评估过程的可逆性和效率。
17. 计算并解释在恒压条件下，1摩尔理想气体从1大气压膨胀至10大气压时的吉布斯自由能变化。
18. 讨论在化工过程中，如何利用热力学性质来设计和优化分离过程。
19. 描述并解释在多组分系统中，化学势与组分活度的关系。
20. 计算并解释在恒容条件下，1摩尔理想气体从1大气压压缩至0.5大气压时的内能变化。
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1. 剩余性质： 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。
2. 偏心因子： 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。
3. 偏摩尔性质
在T 、P 和其它组分量n j 均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的一系列热力学性质的变化。
4. 由热力学第二定律，对P 相C 个组分体系，相平衡条件是，
μi
α
= μi β= μi γ= …… = μi P （i = 1，2，3，……，C ）
用逸度可表示为，^
f i
α
=^
f i β
=
^
f i
γ
= …… =
^
f i
P
（i = 1，2，3，……，C ）
5. 超额性质的定义是 M E
= M –M
id
，表示相同温度、压力和组成下，真实溶液与理想溶液性质的
偏差。
ΔM E
与M E
意义相同。
其中G E
是一种重要的超额性质，它与活度系数相关。
6. 理想溶液有二种模型（标准态）：^
f i id = X i f i （LR ） 和^
f i id
= X i k i （HL ）
有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。
7．活度的定义是， 或
活度的物理意义是，活度是相对逸度，对理想溶液活度就是浓度，对非理想溶液活度 是校正浓度。
8. 理想朗肯Rankine 循环有哪四个设备组成？简述该循环的工作原理
.蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。
9. .试述理想功的定义，给出稳流过程理想功的计算式。
理想功是指体系从一状态变化到另一状态过程中，在一定的环境下，以完全可逆方式 进行时，理论上可能产生的最大功或理论上必须消耗的的最小功。
稳流过程理想功的计算式是，W id = H 2 – H 1 – T 0（S 2 –S 1 ） 式中1—系统进口状态，2--系统出口状态。
锅炉
透
平
水泵
冷凝
器
过热
器
2
3
4
1
3 → 4水在水泵中被压缩升压。
4→ 1 进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽
后。
1 →
2 进入透平机膨胀作功。
2 →
3 作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成
水，再回到水泵中，完成一个循环。
*
M
M M
R
-=000
.1)lg(7
.0--==r T s r
P ωi
j n
P T i
i
n nM M
≠∂∂=,,])([
i i
i
ˆf ˆa f
=i i i
ˆa x γ=
10．逸度完整定义： dG i =RTdlnf i ，lim f i /P=1。
物理意义：理想气体的逸度是压力，真实气体的逸度是校正压力。
11. 稳流体系热力学第一定律的数学表达式：gΔZ+1/2Δu 2+ΔH=Q+Ws
12. Gibbs-Duhem 方程的主要用途有：(1)、检验实验测得 物性数据 的正确性；（2）、检验热力学函数关系式的 正确性 ；(3)、从一个组元的偏摩尔量推算另一组元的 偏摩尔量 （二元体系）。
13. 已知：E
E
E
S T -H
G
⋅=，证明
(
)
2
x P E
T
H T T G
∆-=∂∂，）（ E
E
E
S T -H G
⋅=，
E
E
E
S -T
H
T
G
=
x P,E x
P,E x P,E T S -T T H T T G ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪
⎪⎪⎪⎭⎫
⎝⎛∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=x P,E x P,E
2E T S -T H T 1T H -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=2E T H -=2T H -∆ 14. （5分）节流式蒸汽量热计可用于测量湿蒸汽的干度，其原理是当压力为P 1的湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽。
试标出需要测量的参数并讲述原理（干度的计算过程）。
答：通过量热计测量过热蒸汽的温度和压力P 2，T 2。
测量过程为等焓过程，由水蒸汽表查得过热蒸汽在P 2、T 2时的焓值H 2，21H H =，
再查出压力为P1时饱和蒸汽焓g H 和饱和液体焓l H ，设湿蒸汽的干度为x ，则有：l g H x H x H ⋅-+⋅=)1(1
l
g
l H H
H H x --=
1
15. 右图为逆卡诺循环的T-S 图，问该逆卡诺循环能否作为蒸汽压缩制冷循环并说明原因？如不能应作如何改进（同时在图上标出）？指出蒸汽压缩制冷循环的主要设备及过程构成。
解; 不能。
改进方法：1）把绝热可逆压缩过程1→2安排在过热蒸汽区，使湿蒸汽变为干气。
2）把原等熵膨胀过程改为4→5的等焓节流膨胀过程。
蒸汽压缩制冷循环主要设备是压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，过程由四步构成：1’→2’ 低压蒸汽的压缩 2’→3 高压蒸汽的冷凝 3→5 高压液体的节流膨胀P ↓，T ↓5→1’低压液体的蒸发
16.（4分）指出真实溶液的超额焓H E 与混合过程焓变化ΔH 的关系并说明原因。
答：id
E
H
H H
-= i i H H x H ∆=-∑ 对于理想溶液：id
i
i
H
x H
=
∑ ∴H H
E
∆=
1’
2’
5。