化工热力学-简答题演示教学
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。
化工热力学第二章教案
授课内容第二章p-V-T关系和状态方程§2-1 引言1 流体最基本的性质有两大类，一类是p、V、T、组成和热容数据，另一类是热数据（如标准生成焓和标准生成熵等）。
本章重点讨论p-V-T关系和状态方程2 推算流体p-V-T行为的途径1）状态方程(EOS)p-V-T关系的解析式。
2）对应态原理(CSP)一种特别的状态方程，以对比参数来表达方程，使流体性质在对比状态下便于比较，并统一到较好的程度。
3 p-V-T关系和状态方程的重要性在计算热力学性质时需要输入流体最基本的性质以及表达系统特征的模型。
状态方程不仅本身是重要的p-V-T关系式，而且从p-V-T的角度反映了系统的特征，是经典热力学中推算其它性质不可缺少的模型之一。
4 本章主要内容1）纯物质的p-V-T行为2）常见的状态方程3）常用的对应态原理4）混合法则§2-2 p-V-T 相图该图是表示纯物质在平衡状态下压力、摩尔体积与温度关系的p-V-T 曲面。
包括： 1 单相区：S 、L 和V （G ）分别表示固相、液相和蒸汽（气相）； 2 两相共存区：S/L 、V/S 和V/L 分别代表固/液、汽/固、汽/液两相平衡区3 临界点C ：汽/液共存的最高温度或压力点，该点的温度、压力和摩尔体积分别称为临界温度Tc 、临界压力Pc 和临界体积Vc 。
数学上表示为：（在C 点） 流体在临界的特性和临界参数在状态方程研究中有重要作用。
在T >T c 和p >pc 的区域内，气体和液体变得不可区分，称为超临界流体。
在临界点附近，流体的许多性质有突变的趋势，如密度、溶解其它物质的能力等，已开发的工业过程有超临界分离技术、超临界化学反应等 。
4 饱和线：ACB 是汽/液两相共存区的边界线。
AC 为饱和液体线也称为泡点线，BC 为饱和蒸汽线也称为露点线。
5 三相线：通过A 、B 的直线，是三个两相平衡区的交界线。
在三相线上有固定的温度、压力，此状态下的纯物质处于气-液-固三相平衡 。
第一章 基础化工热力学篇-第一第二讲
~ M i (PV ) i
i 1
n
能量衡算方程：
n n d ~ ~ 2 (U v 2 / 2 ) Q Ws P dV M (PV ) (U M (v / 2 )) M i i i i dt dt i 1 i 1
n d 2 ~ (U M (v / 2 )) M i (H v 2 / 2 ) i Q W dt i 1
热力学第一定律第二定律例题
例②：一个绝热罐，内装190kg，60℃水，如果 水以＝0.2kg/s的稳定速度流出，而10℃的冷水 等量地流进罐，问需要多久罐里的水温度由60℃ 降到35℃，假设罐里的水充分搅拌，罐里的热损 耗可以忽略，对于液体Cv=Cp=C，与T，P无关。
热力学第一定律第二定律例题
3、Helm holtz自由能 定义：A≡U-ST 内能加上由热耦合而引起的能量，对于一个与外界 由热耦合而力学上孤立（保持V恒定）的体系，A 是有用的。 4、Gibbs自由能
定义：G≡H-TS≡U+PV-TS
内能加上力学和热耦合而引起的能差。
二、响应函数
响应函数是与实验关系最密切的热力学量，它 们为我们提供了这样一些知识，当体系的其他一些 独立的状态变量在可控制的条件下改变时，这些特 定的状态变量是如何变化的。 响应函数可分为热响应函数和力学响应函数。
热力学第一定律第二定律例题
恒温热源
T ' 200
Q' 2000kj
饱和蒸汽100℃ 装置
H1 2676.0kj / kg S1 7.3554kj / kg
液态水0℃
H2 0 S2 0
低温热源
《化工热力学》通用型答案(一)
《化工热力学》通用型答案(一)《化工热力学》通用型答案作为化工热力学课程的重要组成部分，热力学题目的解答是学生们需要掌握的重点内容之一。
然而，由于热力学问题本身的复杂性和多变性，同样的问题可能有不同的解法。
因此，让学生们了解并正确掌握通用型答案，是提高他们热力学题目解答能力的必要途径之一。
所谓通用型答案，是指解答常见的热力学问题时所需的基本公式和方法。
以下是热力学学科中常见问题的通用型答案：一、热力学基础概念问题：1.熵表征了热力学系统的无序程度，是热力学基础概念之一。
2.焓表征了热力学系统的内能和对外界做功的综合影响。
3.内能是系统所有分子的动能和势能之和。
二、热力学题目解答问题：1.计算内能变化量的公式：ΔU=Q-W，其中Q为热量，W为做功量。
2.计算焓变的公式：ΔH=Qp+W，其中Qp为在宏观压强下的热量，W为在宏观压强下做功量。
3.计算熵变的公式：ΔS=Q/T，其中Q为热量，T为温度。
4.计算Gibbs自由能变化量的公式：ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG<0时，化学反应是自发的。
5.计算化学反应热效率的公式：η=(∆H反应/∆H燃烧)*100%，其中∆H 反应为化学反应的焓变，∆H燃烧为化学反应的燃烧热。
以上就是化工热力学中常见问题的通用型答案。
当然，在实际解答问题时，根据不同的题目类型和条件，可能需要对这些公式和方法进行适当调整或组合。
因此，在掌握通用型答案的基础上，学生们仍需不断积累实践经验，以逐渐提高自己的热力学问题解答能力。
最后，提醒学生们注意热力学问题中量纲的统一和单位制的选择，以免在计算过程中产生错误。
另外，学生们还应当了解热力学问题的一些常见误区和典型错误，以免在解答问题中陷入这些误区。
通过对热力学问题的深入学习和实践掌握，相信学生们一定能够在未来的实际工作和研究中充分发挥热力学知识的价值。
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。
第三章 化工热力学习题解答
第三章 纯流体的热力学性质计算思考题3-1气体热容，热力学能和焓与哪些因素有关？由热力学能和温度两个状态参数能否确定气体的状态？答：气体热容，热力学能和焓与温度压力有关，由热力学能和温度两个状态参数能够确定气体的状态。
3-2 理想气体的内能的基准点是以压力还是温度或是两者同时为基准规定的？ 答：理想气体的内能的基准点是以温度为基准规定的。
3-3 理想气体热容差R p v c c -=是否也适用于理想气体混合物？答：理想气体热容差R p v c c -=不适用于理想气体混合物，因为混合物的组成对此有关。
3-4 热力学基本关系式d d d H T S V p =+是否只适用于可逆过程？ 答：否。
热力学基本关系式d d d H T S V p =+不受过程是否可逆的限制3-5 有人说：“由于剩余函数是两个等温状态的性质之差，故不能用剩余函数来计算性质随着温度的变化”，这种说法是否正确？答：不正确。
剩余函数是针对于状态点而言的；性质变化是指一个过程的变化，对应有两个状态。
3-6 水蒸气定温过程中，热力学内能和焓的变化是否为零？答：不是。
只有理想气体在定温过程中的热力学内能和焓的变化为零。
3-7 用不同来源的某纯物质的蒸气表或图查得的焓值或熵值有时相差很多，为什么？能否交叉使用这些图表求解蒸气的热力过程？答：因为做表或图时选择的基准可能不一样，所以用不同来源的某纯物质的蒸气表或图查得的焓值或熵值有时相差很多。
不能够交叉使用这些图表求解蒸气的热力过程。
3-8 氨蒸气在进入绝热透平机前，压力为2.0 MPa ，温度为150℃，今要求绝热透平膨胀机出口液氨不得大于5%，某人提出只要控制出口压力就可以了。
你认为这意见对吗？为什么？请画出T -S 图示意说明。
答：可以。
因为出口状态是湿蒸汽，确定了出口的压力或温度，其状态点也就确定了。
3-9 很纯的液态水，在大气压力下，可以过冷到比0℃低得多的温度。
假设1kg 已被冷至-5℃的液体。
化工热力学试题及答案
化工热力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 化工热力学中，下列哪种物质的焓变是正值？A. 冰融化成水B. 氢气燃烧C. 铁的氧化D. 水蒸发答案：B2. 绝对零度是：A. -273.15℃B. 0℃C. 273.15℃D. 100℃答案：A3. 根据热力学第一定律，下列哪种情况下系统内能不变？A. 系统对外做功B. 系统吸收热量C. 系统与外界无能量交换D. 系统对外做功且吸收热量答案：C4. 热力学第二定律表述的是：A. 能量守恒B. 热能自发地从高温物体传递到低温物体C. 热能自发地从低温物体传递到高温物体D. 系统熵总是增加的答案：D5. 熵是热力学中用来描述的物理量：A. 能量B. 温度C. 混乱度D. 压力答案：C6. 卡诺循环的效率与下列哪个因素有关？A. 工作介质B. 工作温度C. 环境温度D. 所有选项答案：D7. 理想气体的内能仅与温度有关，这是因为：A. 理想气体分子间没有相互作用力B. 理想气体分子间有相互作用力C. 理想气体分子间有相互作用力，但可以忽略D. 理想气体分子间没有相互作用力，但可以忽略答案：A8. 根据理想气体状态方程，下列哪种情况下气体体积不变？A. 温度增加，压力增加B. 温度不变，压力增加C. 温度增加，压力不变D. 温度增加，压力减少答案：B9. 范德华方程修正了理想气体方程的哪一点？A. 分子间无相互作用力B. 分子间有相互作用力C. 分子间有相互作用力，但可以忽略D. 分子体积可以忽略答案：B10. 热力学第三定律表述的是：A. 绝对零度不可达到B. 绝对零度可以轻易达到C. 熵在绝对零度时为零D. 熵在绝对零度时为常数答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律可以表示为：能量守恒定律，即 _______。
答案：ΔU = Q - W2. 绝对零度是温度的下限，其值为 _______。
答案：-273.15℃3. 热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为 _______ 而不产生其他效果。
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化工热力学-简答题
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，
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。
*
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
ˆa x γ=
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。
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
()2x
P E
T
H
T
T G
∆-
=∂∂，）（ E
E
E
S T -H G ⋅=，E
E E S -T
H T G =
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。
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
2’
5
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 ∆=-∑g 对于理想溶液：id i i H x H =∑g ∴H H E ∆=。