化工热力学习题解答第二～四章
《化工热力学》（第二、三版_陈新志）课后习题答案
《化⼯热⼒学》（第⼆、三版_陈新志）课后习题答案第1章绪⾔⼀、是否题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。
）第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态⽅程⼀、是否题2. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。
（错。
可以通过超临界流体区。
）3. 当压⼒⼤于临界压⼒时，纯物质就以液态存在。
（错。
若温度也⼤于临界温度时，则是超临界流体。
）4. 由于分⼦间相互作⽤⼒的存在，实际⽓体的摩尔体积⼀定⼩于同温同压下的理想⽓体的摩尔体积，所以，理想⽓体的压缩因⼦Z=1，实际⽓体的压缩因⼦Z<1。
（错。
如温度⼤于Boyle温度时，Z＞1。
）7. 纯物质的三相点随着所处的压⼒或温度的不同⽽改变。
（错。
纯物质的三相平衡时，体系⾃由度是零，体系的状态已经确定。
）8. 在同⼀温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热⼒学能相等。
（错。
它们相差⼀个汽化热⼒学能，当在临界状态时，两者相等，但此时已是汽液不分）9. 在同⼀温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉⽒函数相等。
（对。
这是纯物质的汽液平衡准则。
）10. 若⼀个状态⽅程能给出纯流体正确的临界压缩因⼦，那么它就是⼀个优秀的状态⽅程。
（错。
）11. 纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热⼒学能、吉⽒函数的变化值均⼤于零。
（错。
只有吉⽒函数的变化是零。
）12. ⽓体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。
（对。
）13. 三参数的对应态原理较两参数优秀，因为前者适合于任何流体。
（错。
三对数对应态原理不能适⽤于任何流体，⼀般能⽤于正常流体normal fluid）14. 在压⼒趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。
(错。
简单流体系指⼀类⾮极性的球形流，如Ar等，与所处的状态⽆关。
化工热力学答案课后总习题答案详解
化工热力学答案—课后总习题答案详解第二章习题解答一.问答题：2-1为什么要研究流体的"VT关系？【参考答案】：流体P-V-T关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设讣、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。
（I）流体的PVT关系可以直接用于设汁。
（2）利用可测的热力学性质（T, P, V等）计算不可测的热力学性质（H, S, G.等）。
只要有了旷/T关系加上理想气体的C；；, 可以解决化工热力学的大多数问题匚以及该区域的特征：同时指岀其它重要的点、2- 2 ⅛ P-V图上指出超临界萃取技术所处的区域,而以及它们的特征。
【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：环、P>Pco2）临界点C的数学特征：（^PM Z）/ =° （在C点）（$2p/刃2）・0 （在C点）3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线：4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。
5）过冷液体区的特征：给左压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。
6）过热蒸气区的特征：给左压力下蒸气的温度髙于该压力下的露点温度。
7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。
2-3要满足什么条件，气体才能液化？【参考答案】：气体只有在低于7；条件下才能被液化。
2-4不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决左偏离理想气体程度的最本质因素？【参考答案】：不同。
真实气体偏离理想气体程度不仅与7∖ P有关，而且与每个气体的临界特性有关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子7；, /和Q。
2-5偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个槪念？它可以直接测呈:吗？【参考答案】：偏心因子。
为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。
其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氮，氟、毎）在形状和极性方而的偏心度。
为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。
化工热力学习题解答二四章PPT学习教案
T 4.2 r
1.1484.2
Bpc B0 B1 0.2554 0.344 0.0427
RTc 0.2407
Z
1
Bpc RTc
pr Tr
1
0.2407
0.4535 1.148
0.9049
习
题
解答
第19页/共74页
V
ZRT p
0.9049 8.314 743 10 106
1.5576Pa m6 K 0.5 / mol 2
b 0.08664RTc 0.08664 8.314 126.2
pc
3.394 106
2.6784 105 m3 / mol
p
RT V b
T 0.5V
a (V
b)
8.314 295
6.94 2.68 105
295 0.5
1.5576
0.456
0.20 0.9307
0.902
V ZRT 0.902 8.314 473 0.003502m3 / mol
p
106
习题
3.502 l / mol
END 解 答
第9页/共74页
3. 合 成 尿 素 所 用二氧 化碳压 缩机入 口气体 流量为 28200NM3/h， 压 缩后 出口压 力为15.5MPa（ 绝 对 压力） ，出口 温度为 393 K。 若吸 入气体 以纯二 氧化碳 计，求 出口操 作状态 下的体 积流量 。
A B
a bRT 1.5
3.222 2.985 105 8.314 2731.5
2.878
习题 解答
第1页/共74页
B bp 2.985 105 400 105 0.526
化工热力学课后答案完整版
.第二章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式2-1 试分别用下述方法求出400 ℃、 4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。
（ 1 ）理想气体方程；（ 2 ） RK 方程；（ 3）PR 方程；（ 4 ）维里截断式（ 2-7）。
其中 B 用 Pitzer 的普遍化关联法计算。
[解 ] （ 1 ）根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积V id为V id RT8.314(400273.15) 1.381 103m3mol 1p 4.053106（2）用 RK 方程求摩尔体积将RK 方程稍加变形，可写为V RT a(V b)b（E1）p T 0.5 pV (V b)其中0.42748R2T c2.5ap c0.08664 RT cbp c从附表 1 查得甲烷的临界温度和压力分别为T c=190.6K,p c=4.60MPa，将它们代入a, b 表达式得a0.42748 8.3142 190.62.5 3.2217m 6 Pa mol -2 K 0.54.60106b0.086648.314190.6 2.9846 10 5 m3 mol 14.60106以理想气体状态方程求得的V id为初值，代入式（ E1）中迭代求解，第一次迭代得到V1值为V18.314673.15 2.984610 54.053106.3.2217 (1.381 100.56673.15 4.053 10 1.381 103 2.9846 10 5 )3(1.381 10 3 2.984610 5 )1.38110 32.984610 5 2.124610 51.3896331 10m mol第二次迭代得 V2为V2 1.381103 2.98461053.2217(1.389610 3 2.984610 5)673.15 0.5 4.05310 61.389610 3(1.389610 3 2.984610 5)1.38110 32.984610 5 2.112010 51.389710 3 m3 mol1V1和 V2已经相差很小，可终止迭代。
化工热力学课后习题第4章解答
第4章 非均相封锁体系热力学一、是不是题1. 偏摩尔体积的概念可表示为{}{}ii x P T i n P T ii x V nnV V ≠≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=,,,,∂。
(错。
因关于一个均相放开系统，n 是一个变数，即(){}0,,≠∂∂≠in P T i n n )2. 在必然温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。
（对。
即常数===),(,ˆP T f f x f f i ii is i ）3. 理想气体混合物确实是一种理想溶液。
（对）4. 关于理想溶液，所有的混合进程性质转变均为零。
（错。
V ，H ，U ，C P ，C V 的混合进程性质转变等于零，对S ，G ，A 那么不等于零） 5. 关于理想溶液所有的逾额性质均为零。
（对。
因is EM M M-=）6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
（错。
理想溶液的活度系数为1）7. 体系混合进程的性质转变与该体系相应的逾额性质是相同的。
（错。
同于4）8. 关于理想溶液的某一容量性质M ，那么__i i M M =。
（错，同于4）9.理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ϕϕ=ˆ。
（对。
因i i i i i i is i isiPfPx x f Px f ϕϕ====ˆˆ） 10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，那么温度和压力不变，整体积为原先两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原先两气体熵之和。
（错。
总熵不等于原先两气体的熵之和）11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，那么混合进程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。
（错。
吉氏函数的值要发生转变）12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关．（错。
理论上是T ，P ，组成的函数。
只有对低压下的液体，才近似为T 和组成的函数）13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其整体积为 30 cm 3。
化工热力学课后答案完整版
.第二章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式2-1 试分别用下述方法求出400 ℃、 4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。
（ 1 ）理想气体方程；（ 2 ） RK 方程；（ 3）PR 方程；（ 4 ）维里截断式（ 2-7）。
其中 B 用 Pitzer 的普遍化关联法计算。
[解 ] （ 1 ）根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积V id为V id RT8.314(400273.15) 1.381 103m3mol 1p 4.053106（2）用 RK 方程求摩尔体积将RK 方程稍加变形，可写为V RT a(V b)b（E1）p T 0.5 pV (V b)其中0.42748R2T c2.5ap c0.08664 RT cbp c从附表 1 查得甲烷的临界温度和压力分别为T c=190.6K,p c=4.60MPa，将它们代入a, b 表达式得a0.42748 8.3142 190.62.5 3.2217m 6 Pa mol -2 K 0.54.60106b0.086648.314190.6 2.9846 10 5 m3 mol 14.60106以理想气体状态方程求得的V id为初值，代入式（ E1）中迭代求解，第一次迭代得到V1值为V18.314673.15 2.984610 54.053106.3.2217 (1.381 100.56673.15 4.053 10 1.381 103 2.9846 10 5 )3(1.381 10 3 2.984610 5 )1.38110 32.984610 5 2.124610 51.3896331 10m mol第二次迭代得 V2为V2 1.381103 2.98461053.2217(1.389610 3 2.984610 5)673.15 0.5 4.05310 61.389610 3(1.389610 3 2.984610 5)1.38110 32.984610 5 2.112010 51.389710 3 m3 mol1V1和 V2已经相差很小，可终止迭代。
化工热力学第三版(完全版)课后习题答案
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 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，U =()1121T PPR C igP ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，H =1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。
B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，U = 0 ，H = 0 。
C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，U =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11211ig P C R igPP P R V P R C ，H =1121T P P C igP C R ig P ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。
【精品】化工热力学第二章习题解答
【精品】化工热力学第二章习题解答化工热力学第二章习题解答1.一个理想气体在恒定温度下，其压强与体积的关系如下所示：P = A / V^2其中P是压强，V是体积，A是常数。
求该气体的热力学过程方程。
解答：根据热力学第一定律，对于恒温过程，有dU = dq + dw = dq - PdV，其中U是内能，q是热量，w是对外界做的功。
由于该气体是理想气体，可以假设其内能只与温度有关，即dU = Cdt，其中C 是常数，t是温度。
将上式代入热力学第一定律中，得到Cdt = dq - PdV。
根据理想气体状态方程PV = nRT，其中n为物质的量，R为气体常数，T为温度。
将P = A / V^2代入上式，得到Cdt = dq - (A / V^2)dV。
对上式两边同时积分，得到∫Cdt = ∫dq - ∫(A / V^2)dV。
即Ct = q - A / V + B，其中B为常数。
综上所述，该气体的热力学过程方程为Ct = q - A / V + B。
2.一个气体在等体过程中，其压强与温度的关系如下所示：P = A * T^2其中P是压强，T是温度，A是常数。
求该气体的热力学过程方程。
解答：根据热力学第一定律，对于等体过程，有dU = dq + dw = dq - PdV，其中U是内能，q是热量，w是对外界做的功。
由于该气体是理想气体，可以假设其内能只与温度有关，即dU = Cdt，其中C 是常数，t是温度。
将上式代入热力学第一定律中，得到Cdt = dq - PdV。
根据理想气体状态方程PV = nRT，其中n为物质的量，R为气体常数，T为温度。
将P = A * T^2代入上式，得到Cdt = dq - (A * T^2)dV。
对上式两边同时积分，得到∫Cdt = ∫dq - ∫(A * T^2)dV。
即Ct = q - (A / 3)T^3 + B，其中B为常数。
综上所述，该气体的热力学过程方程为Ct = q - (A / 3)T^3 + B。
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例题
Z 0.8918
习 题 解 答
18
上一内容
下一内容
回主目录
ZRT 0.8918 8.314 743 7 3 V 5509 10 m / mol 6 p 10 10 5509 107 106 30.605cm3 / g 18
（3）用普遍化第二维里系数法
pV B C 1 2 解： (1) 维里方程 Z RT V V
1 V 388 26000 1 8.314 473 V V2
R 8.314MPa cm / mol K
3
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习 题 解 答
7
试差求得
V 3435cm3 / mol
2
8.314 473
下一内容
2
0.114 1013 Pa 2
习 题 解 答
8
上一内容
回主目录
Z 1 9.87 108 106 0.114 1013 1012 0.8846
ZRT 0.8846 8.314 473 V p 106 0.003478m3 / mol 3.478 l / mol
例题
14.285Pa m 6 K 0.5 / mol 2
0.08664RTc 0.08664 8.314 647.3 b pc 22.05 106 21.146 10 m / mol
3
上一内容 下一内容 回主目录
6
习 题 解 答
17
A a 14.285 4.012 1.5 6 1.5 B bRT 21.146 10 8.314 743
Z 0.68
0
Z 0.20
1
Z Z 0 Z 1 0.68 0.225 0.20 0.725
例题
ZRT 0.725 8.314 393 3 3 V 0.1528 10 m / mol 6 p 15.5 10
28200 n 1258.93 kmol / h 1.259 106 mol / h 22.4
该题不应该使用普遍化第二维里系数法计算。
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习 题 解 答
12
或者
pV 1.013 105 28200 n 1.2586 106 mol / h RT 8.314 273
V 0.1528 103 1.259 106 192.4m3 / h
将以上各值代入式（2-22），得
例题
1 A h Z 0.526 Z 2.878 1 h B 1 h Z 0.526 Z 0.526
迭代求解
习 题 解 答
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上一内容
3
令
Z 1
代入方程右边，得
上一内容 下一内容 回主目录
(2-22)
习 题 解 答
1
0.42748 R 2Tc2.5 0.42748 8.314 2 190.6 2.5 a pc 4.6 106 3.222 Pa m6 K 0.5 / mol 2
例题
0.08664RTc 0.08664 8.314 190.6 b pc 4.600 106 2.985 105 m3 / mol
（2）也可以用R-K方程
例题
0.42748 R 2Tc2.5 0.42748 8.3142 304.22.5 a pc 7.376 106 6.4657 Pa m 6 K 0.5 / mol 2
习 题 解 答
13
上一内容
下一内容
回主目录
0.08664RTc 0.08664 8.314 304.2 b pc 7.376 106 2.971 105 m3 / mol
Z 1.1177
发散！ 代入迭代
Z 0.9680
可以
Z 1.1768
1 1.1177 Z 1.0588 2
Z 1.047
例题
或用普遍化三参数压缩因子法查图求得Z，代入求解。 迭代结果为
ZnRT 1.047 8.314 273 1000 V 5 p 16 400 10 0.003713m / kg 3.713 l / kg
bp 21.146 106 10 106 B 0.0342 RT 8.314 743
1 A h Z 0.0342 Z 4.012 1 h B 1 h Z 0.0342 Z 0.0342
(2) 用普遍化第二维里系数法
473 Tr 0.9307 508.2
0
例题
10 105 pr 0.20 5 50 10
0.422 0.422 B 0.083 1.6 0.083 0.3904 1.6 Tr 0.9307
上一内容 下一内容 回主目录
习 题 解 答
0
0.172 0.172 B 0.139 4.2 0.139 0.0427 4.2 Tr 1.148
1
例题
Bpc B0 B1 0.2554 0.344 0.0427 RTc 0.2407
Bpc Z 1 RTc
上一内容
pr 0.4535 1 0.2407 0.9049 习 题 1.148 Tr
pV 1 3435 Z 0.885 RT 8.314 473
也许下面的解法更方便
例题
Z 1 B ' p C ' p
2
B 388 B' 9.87 108 Pa 1 RT 8.314 473
C' CB
2
RT
2
26000 388
上一内容 下一内容 回主目录
题 答
14
迭代求解，得
Z 0.687
0.687 8.314 393 28200 103 3 V 182.29 m /h 6 例题 22.4 15.5 10
END
上一内容 下一内容 回主目录
习 题 解 答
15
4. 用下述方法计算 10 MPa,743 K 时水蒸汽的比容
A a 3.222 2.878 1.5 5 1.5 B bRT 2.985 10 8.314 273
习 题 解 答
2
上一内容
下一内容
回主目录
bp 2.985 105 400 105 B 0.526 RT 8.314 273
b B 0.526 h V Z Z
A a 6.4657 3.3598 1.5 5 1.5 B bRT 2.971 10 8.314 393
例题
bp 2.971 105 15.5 106 B 0.1409 RT 8.314 393
1 A h Z 0.1409 习 Z 3.3598 1 h B 1 h Z 0.1409 Z 0.1409 解
习
题
解
答
第 二 章
1. 用R-K方程和普遍化三参数压缩因子法计算1公 斤甲烷在273K及400×105Pa下的体积。
解： 查教材295页 附录二 ，得甲烷
例题
Tc 190.6 K
（1）根据R-K方程
pc 4.600MPa
Vc 99cm3 / mol
0.008
1 A h Z 1 h B 1 h
3
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习 题 解 答
4
另一种算法
RT a p 0.5 V b T V (V b)
（2）普遍化三参数压缩因子法
迭代求解
例题
T 273 p 40 Tr 1.435 pr 8.696 1 Tc 190.6 pc 4.600
根据 Tr、pr 查图2-7b、图2-8b，得
（1）理想气体定律；（2）R-K方程；（3）一种普遍 化方法；并将所得结果与水蒸汽表比较。 解： （1）理想气体定律
例题
RT 8.314 743 7 3 V 6177.3 10 m / mol 6 p 10 10 6177.3 107 106 34.32cm3 / g 18
Z 1.06
0
Z 0.07
1
习 题 解 答
5
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Z Z 0 Z 1 1.06 0.008 0.07 1.061
ZnRT 1.061 8.314 273 1000 V 5 p 16 400 10 0.003763m 3.763 l
解 答
20
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ZRT 0.9049 8.314 743 7 3 V 5589.84 10 m / mol 6 p 10 10 5589.84 107 106 31.05cm3 / g 18
例题
V 550.9 Vr 9.84 2 Vc 56
743 Tr 1.148 647.3
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10 106 pr 0.4535 习 题 6 22.05 10
解 答
19
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0.422 0.422 B 0.083 1.6 0.083 0.2554 1.6 Tr 1.148
9
0.172 0.172 B 0.139 4.2 0.139 0.09356 4.2 Tr 0.9307