化工热力学名词解释

1、(5分)偏离函数：*

M M M R -= 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、(5分)偏心因子：

000

.1)lg(7.0--==r T s r P ω 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙）

分子在形状和极性方面的偏心度。

3、(5分)广度性质

4、(5分)R-K 方程(Redlich-Kwong 方程)

5、(5分)偏摩尔性质：偏摩尔性质 i

j n P T i

i n nM M ≠??=,,])

([

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。

6、(5分)超额性质：超额性质的定义是 M E

= M -M

，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

】

7、(5分)理想溶液：理想溶液有二种模型（标准态）：^

f i

id = X i f i （LR ）和^

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。

8、(5分)活度：

化工热力学简答题

1、(8分)简述偏离函数的定义和作用。

偏离函数定义， *

M M M R -=

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。如果求得同一T ，P 下M R

，则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或ΔM。。

2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。试用下表分析液化气成分选择的依据。

（1）虽然甲烷具有较高的燃烧值，但在它的临界温度远低于常温，而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度，也就是说，即使压力再高，也不能使它们液化。

（2）尽管己烷的临界压力较低，但它的正常沸点远高于常温，即在常温它不易气化，不利于燃烧。

3、(6分)工程上常见的汽液平衡问题有哪些类型

4、(6分)相平衡的热力学一致性检验

用热力学的普遍原理来检验实验数据的可靠性。检验的基本公式是Gibbs-Duhem方程。该方程确立了混合物中所有组分的逸度（或活度系数）之间的相互关系。常用的方法是面积检验法和点检验法。汽液平衡数据的热力学一致性是判断数据可靠性的必要条件，但不是充分条件。3. 相平衡的热力学一致性检验

5、(6分)卡诺定理的主要内容是是么

！

所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机，以可逆热机效率最大，

所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆热机其效率相等，与工作介质无关。

ηmax＝1－T2/T1

6、(6分)如何利用热力学第一定律测量湿蒸汽的干度

采用节流原理，当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽，测定过热蒸汽的温度、压力得知过热蒸汽的焓值，从而求得湿蒸汽的干度。

7、(6分)什么是理想功、损失功

理想功是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，理论上可以产生的最大功或者必须消耗的最小功。损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功与理想功之间的差值。

Wl=W ac-W id

在热功转化的实际热机循环中，将5Mpa、40℃水在锅炉中定压加热到400℃的过热蒸汽。

（1）}

（2）

计算其过程的焓变。工程中常采用水的热力学图或表来查询过程始态和终态的焓值进行计算。现技术员小张使用不同来源的水蒸汽表或图（均是正式的权威出版物，数据可靠）查到同一状态点的焓值h 值竟相差较大，为什么工程中使用热力学性质图、表来求解热力学过程的焓变、熵变时要注意什么问题。

（3）请自行给出已知条件，计算工质在锅炉所吸收的热量Q 。（答题时只需给出解

题的步骤和方法，不必给出具体结果）

（1）状态（T 、P ）的焓值H 是相对于某一基准态的焓值。1分

如基准态规定不同，同一状态点（T 、P ）其焓值也是不同的。小张遇到问题，因不同来源水蒸汽图或表的焓值基准态规定不同造成的。4分要注意问题：所查询过程始态和终态的焓值的基准态应相同。2分

（2）对锅炉进行能量衡算Q + W = △H + △[（1/2）C 2 ]+ △(gh ) 1分 W ≈0 △(gh) ≈0 △[（1/2）C 2 ] ≈0 1分 ∴ Q ≈△H 1分方法一：△H = H 2- H 1 [KJ/Kg] 查水蒸汽图或表的始、末态的焓值。1分方法二：设计过程计算焓变（1分）

5Mpa 、40℃水→5Mpa 饱和水→5Mpa 饱和水蒸汽→5Mpa 、400℃的过热蒸汽。

…

据热容进行显热计算)(1212

t t C dt C H p t t p -≈=??[KJ/Kg]，据汽化潜热进行相变热计算。

1、二元体系的活度计算式 ?

+=-=)

25.0(ln )25.1(ln 12212212x x x x γγ的模型是否有合理请分析说明。

如果该模型合理，则应满足G-D 方程0)(ln )(ln 2211=+γγd x d x 1分

222211

)(ln )(ln dx d x dx d x γγ-= 1分而 )65()1()

(ln 222211

x x x dx d x -?-=γ1分 )56)(1()

(ln 2222

--?-=-x x x dx d x γ 1分该模型合理 2、请举两个例子简单说明热力学第二定律在实际中的应用。

（1）夏天从低温热源（房间）将热量移到高温热源（环境）以实现制冷的效果，（1分）该过程是不能自发进行的（1分）。而借助空调消耗电功，则制冷循环就可自发进行了，即可将热量从低温热源移到高温热源。（1分）

（2）冬天从低温热源（环境）将热量移到高温热源（房间）以实现供热的效果，（1分）该过程是不能自发的（1分）。而借助空调消耗电功，则热泵供热循环就可自发进行了。（1分）

1．写出①稳定流动系统热力学第一定律的一般形式；②当流体流经泵和③流经换热器时系统热力学第一定律的简化形式。

答：稳定流动系统的热力学第一定律表达式为：s W Q z g u H +=?+?+

1 (1) % (2) 流体流经换热器传质设备 W s =0；另外，考虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势能项可以忽略，即

≈?u ，0≈?z g ；因此，稳流系统热力学第一定律可化简为：Q H =? 流

体流经泵、压缩机、透平等设备

在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焓变相比较，可以忽略，即

≈?u ，0≈?z g ；即：s W Q H +=?

若这些设备可视为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进

一步可化简为：s W H =?

2．完成相平衡体系求解过程框图。假设体系为部分理想系，已知总压及液相各组成，求该体系温度及汽相组成(ξ为某一有限小数)。

解：汽相中组分i 分逸度系数=V

φ? ，饱和蒸汽中纯组分i 的逸度系数=S

i φ 组分i 在汽相分逸度系数=V

i φ? 1 ，=S

φ? 1

1、以二元溶液为例，写出三种计算偏摩尔性质的方法，要求写出详细计算方法，步骤或所

需的公式。

2、（1）图解法，如图示。

（2）公式法

输出T ，y i

（3）偏摩尔混合变量法（4）由定义式。

（5）有吉布斯—杜亥姆方程。

2、写出开系稳流过程的热力学第一定律表达式，并举一应用实例。

2s 1

h u g Z q W 2

?+?+?=-（以1Kg 为基准）

对于换热过程，21u 2?=0，g Z ?=0，2s 1

h u g Z q W 2

?+?+?=-s W =0 h q ∴?=。

换热量可由过程的焓变化求出。（举例可任意）

证明题：某二元溶液的偏摩尔焓可由如下方程表示：

A Bx H H +=-2

211 A Bx H H +=-2

122

式中：H 1、H 2分别为纯组分1和2的焓，A 、B 是温度和压力的函数；问：从热力学角度考虑该对方程是否合理

、

解：等T ，等P

i i x dM 0=∑ 1122x dH x dH 0+= 21

211

dH dH x x 0dx dx +=

211

dx H d x dx H d x = 1221x 2Bx x 2Bx = =∴左式右式即从热力学角度考虑该对方程合理。

1、试证明单组分系统T －S 图上等压线的斜率大于零。 . 解： p

p p

p S H H T S H H T S T ???

???????? ????=?????=???

????)( p p C T H =??? ???? T S H p =??? ????

∴ 0 p

p C T S T =?

????

2、出真实溶液的超额焓V E

与混合过程焓变化ΔV 的关系并说明原因。解：id E

H H H

-= id E H H H ?-?=?

对于理想溶液：0=?id

∴ H H E ?=?

E id E H H H H ?=-=

∴ H H E ?=

3、试按热力学观点分析如下活度系数方程的正确性（A 、B 仅是T 、P 的函数）：

B)-(A 2Ax ln 221+=γ

A)-(B 2x ln 212+=B γ

解：恒温恒压下D G - Eq 0ln =∑i

d x γ

（2分）

+111

ln dx d x γ0ln 1

2=dx d x γ 2

1dx dx -=

（1分）

212

1111

2ln ln x Ax dx d x dx d x -=-=γγ 211

2ln x Bx dx d x =γ )(222ln ln 2121212

2111

A B x x x Bx x Ax dx d x dx d x -=+-=+-γγ （2分）当A=B 时，符合热力学一致性检验