化工热力学习题集
一、填空题
1．在PT 图上纯物质三种聚集态互相共存处称 。
2．当T, P 一定时，非理想溶液混合性质变化 △G= 。
3．纯物质逸度的定义式为 、 ，均相混合物中组分逸
度的定义式为 、 ，逸度的物理意义
是 。
4．体系由一状态到另一状态变化过程中以________方式进行时的功效应，称为
此过程的理想功。
5．假设1T 、2T 分别为高温热源和低温冷源的温度，那么工作于高温热源和低温
冷源之间的可逆机的效率为 ，逆向卡诺循环的制冷系数
为 。
6．在表格空格处填入合理的性质和关系。
7．某气体温度为T ，其临界温度为T C ，给气体加的压力P 足够大，则气体能被
液化的温度条件是 。
8．三参数对比状态原理中，三参数是指 。
9．体积膨胀系数的定义式为：P
T V V 1??? ????=β那么，理想气体的体积膨胀系数为 。
10．剩余性质是指在相同的温度和压力下 热力学性质
之差。
超额性质是指 热力学性质之差。
11．假设1T 、2T 分别为高温热源和低温冷源的温度，那么工作于高温热源和低温
冷源之间的可逆机的效率为 ，逆向卡诺循环的制冷系数
为 。
12．单位质量稳流体系能量平衡方程为 ，对流体通过换
热器的过程，能量平衡方程可简化为 ，对流体通过泵、压
缩机等设备的过程，能量平衡方程可简化为 。
14．溶液中组分i 的活度系数的定义是 i γ = = = 。
15．逸度和活度的标准态有两类，1）以 定则为标准态，2）以 定 则为标准态。如计算雪碧中CO 2这种溶解度很小的溶质逸度时应采
用 定则为标准态；如计算溴水中水的逸度时应采用 定则为标准态。
16．剩余性质的定义是M R =_____________。
17．由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会
形成_________溶液，它们的ΔH=_____________，ΔV=___________。
18．能量平衡时以热力学 为基础，有效能平衡时以热力学 为基础。能量平衡是反映系统中能量的 利用情况，有效能平
衡是反映系统中能量 的利用情况。
19．稳定流动体系物流的火用E X 的基本计算式为：___________；一定状态下体
系的火用指体系由该状态达到与 时，此过程理想功。
20．单位质量稳定流动体系能量平衡方程_______________________________,
对流体通过换热器的过程，能量平衡方程可简化为
______________________。
21．写出理想溶液混合时的混合自由焓、混合体积、混合焓及混合熵的表达
式 ， ， ， 。
23．写出两种可以作为过程可逆与否标志的热力学性质 ， 。
24．写出三种火用值就是其本身的能量 ， ， 。
25．二元体系单相稳定性的判据为 ， 。
26．对于理想气体反应体系，用摩份数表示的平衡常数y K 与用压力表示的平衡
常数p K 之间的关系可表示成 。
28．任意实际气体的状态方程都可以表示为 。
29．写出对比摩尔体积r V 与对比密度r ρ之间的关系 。
30．某三元组分混合物中含有0.20摩尔分率A ，0.35摩尔分率B 和0.45摩尔分
率C 。在66.0810Pa ?和348K 时A 、B 和C 的组分逸度系数分别为0.7、0.6和
0.8，则该三元混合物的逸度系数为 ，逸度为 。
32．体系存在界面时的平衡判据为平衡时 ， 。 。
33．混合物的逸度与其组分逸度之间的关系可表示为 ，混合物的逸度系数与其组分逸度系数之间的关系可表示为 。
34．写出理想溶液中组分i 的偏摩尔自由焓、偏摩尔熵与组成之间的关系式 ， 。
二、判断题
1．维里系数的物理意义是代表物质极性的大小。( )
2．对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry 规则，则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall 规则。（ ）
3．化学位可表示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质。 （ ）
4．凡是服从Lewis-Randall 的溶液就称为理想溶液。（ ）
5．损失功可表示成0L W T S =?体系。（ ）
6．根据热力学第一定律，对某过程或系统的能量继续衡算，不仅能确定能量的数量利用率，而且能全面地评价能量质量利用情况。（ ）
7．能量是守恒的，因此在一切实际过程中火用也是守恒的。（ ）
8．封闭体系是指体系与环境之间的界面即不允许传递物质也不允许传递能量。（ ）
9．熵状态函数。只要初，终态相同， 。 （ ） 10．只要反应体系中存在惰性气体就会对平衡时的反应进度产生影响。（ ）
11．一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。 ( )
12．逸度也是一种热力学性质, 溶液中组分i 的分逸度与溶液逸度的关系为
∑=n i i i
f x f ?ln ln 。（ ）
13．要对化工过程进行节能改进，就必须对理想功、损失功、热力学效率进行计算和热力学分析。( )
14．压力相同时，过热蒸汽的火用较饱和蒸汽大，因此其做功的本领也较大。（ ）
15．能量是守恒的，因此在一切实际过程中火用也是守恒的。（ ）
16．对不可逆绝热循环过程，由于其不可逆性，孤立体系的总熵变大于0。（ ）
17．理想功W id 是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时，理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同时也是的负值。( )
18．稳态流动过程的理想功仅取决于体系的初态与终态及环境温度T 0,而与具体
的变化途径无关。（ ）
19．对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry 规则，则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall 规则。（ ）
20．温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总内能为原两气体内能之和，总熵为原来两气体熵之和。（ ）
21．对于理想混合物，V G H ???,,均为零。 ( )
22. 理想溶液的混合性质和超额性质相同。 ( ) 不可逆
可逆S S ?=?
23．混合物体系达到汽液平衡时，总是有l i v i l v l i v i f f f f f f ===,,??。 ( )
24．化学位可表示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质。 （ ）
25．对于理想溶液，所有超额性质皆等于零。 （ ）
26.在T －S 图上,空气和水蒸气一样,在两相区内,等压线和等温线是重合的。 ( ) 27.等温、等压下的N 元混合物的Gibbs-Duhem 方程的形式之一是0ln 0=???? ?
?∑=i i N i i dx d x γ。( )
28．体系的超额性质和其混合性质是一致的。（ ）
29．气体在液体中的溶解度总是随温度的升高而降低。（ ）
30．体系的超额性质和其混合性质是一致的。（ ）
31．理想功和可逆功其实是对同一概念的不同说法。（ ）
32．封闭体系是指体系与环境之间的界面即不允许传递物质也不允许传递能量。（ ）
33．界面张力与界面自由焓是对同一事物分别从力学和热力学角度提出的物理量，具有不同的物理意义，但数学上是等效的。（ ）
34．偏摩尔性质的物理意义是在给定的温度、压力和组成下，向含有i 组分的溶液中加入1mol 纯物质i 所引起的一系列热力学性质的变化。（ ）
35．理想溶液中组分i 的活度等于以质量份数表示的组分i 的浓度。（ ）
36．对于理想化的不可压缩流体，其熵、焓和内能均与压力无关。（ ）
37．只要反应体系中存在惰性气体就会对平衡时的反应进度产生影响。（ ）
36．不可逆过程的损失功等于该过程损失的有效能。（ ）
37．理想功总是大于等于可逆功。（ ）
38．普通能量衡算的依据是热力学第一定律；而有效能衡算的依据是热力学第二定律。（ ）
39．体系存在界面时的平衡判据为：平衡时每一组分在各相中的化学位相等、温度相等、压力相等。（ ）
40．当p 趋于零的极限情况下，气体的f p
比值趋于无穷，其中f 是逸度。 三、选择题
1．纯物质的第二virial 系数B （ ）
A 仅是温度的函数
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
2．二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的T ，P 下，8812.0?,9381.0?21==??，
则此时混合物的逸度系数为 。（ ）
A . 0.9097
B . 0.89827
C . 0.8979
D . 0.9092
3．某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ ，
则流体的熵变（ ）
A.大于零
B.小于零
C.等于零
D.可正可负
4．Henry 规则（ ）
A 仅适用于溶剂组分
B 仅适用于溶质组分
C 适用于稀溶液的溶质组分
D 阶段适用于稀溶液的溶剂
5．对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于( )。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
6．下列偏摩尔性质与溶液性质关系式中， n mol 溶液性质正确的是，nM=( )。 i i
A. n M i i
B. x M ∑i
C. x M i i i
D. n M ∑
7．体系从同一初态到同一终态，经历二个不同过程，一为可逆过程，一为不可逆过程，此二过程环境熵变存在（ ）。
A ．（ΔS 环）可逆< （ΔS 环）不可逆 B. （ΔS 环）可逆 >（ΔS 环）不可逆
C ．（ΔS 环）可逆 = （ΔS 环）不可逆
D ．（ΔS 环）可逆= 0
8．不可逆过程中孤立体系的（ ）。
A.总熵总是增加的，火用 也是增加的。
B.总熵总是减少的，火用 也是减少的。
C.总熵是减少的， 但火用 是增加的。
D. 总熵是增加的，但火用 是减少的。
9．同一可逆热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率（ ）
A. 相同
B.低
C.高
D.不一定
10．卡诺制冷循环的制冷系数与( )有关。
A. 制冷剂的性质
B. 制冷剂的工作温度
C. 制冷剂的循环速率
D. 压缩机的功率
11．Pitzer 提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是( )。
A ．
B = B 0ωB 1 B ．B = B 0 ω + B 1
C ．BP C /（RT C ）= B 0 +ωB 1
D ．B = B 0 + ωB 1
12．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为( )。
A. i i G μ=-
B. dT S dP V G d i i i ----=
C. ()i j n P T i i n nG G ≠????????=-,,
D.
()i j n nV T i i n nG G ≠????????=-
,, 13．下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质( )。
A 与外界温度有关
B 与外界压力有关
C 与外界物质有关
D 是该物质本身的特性
14．对于流体混合物，下面式子错误的是 ( )。
A B 、 i i i V P U H += C 、理想溶液的i i V V =;i i U U = D 、理想溶液的i i S S =;i i G G =
15．一封闭体系经过一变化，体系从25℃恒温水浴吸收热量8000KJ ，体系熵增25KJ/K ，则此过程( )。
A. 可逆的
B.不可逆的
C. 不可能的
16．理想气体从同一初态V 1作等温可逆膨胀或绝热可逆膨胀到达相同的终态压力，则等温可逆膨胀后体积V 2与绝热可逆膨胀后体积V ’2相比( )。
A. V 2 = V ’2
B. V 2>V ’2
C. V 2< V ’2
D.不确定
17．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是( )。
A.i i f x f ∧∑=；
B.
i f f ∧∑=； C. ln i i i x f x f ∧
∑=ln ； D. ln 0ln f x f i ∑=
18．在373.15K 和101325Pa 下水的化学位与水蒸气化学位的关系为
( )。
A μ(水)＝μ(汽)
B μ(水)＜μ(汽)
C μ(水)＞μ(汽)
D 无法确定
19．298K 下，将两种液体恒温恒压混合，形成理想液态混合物，则混合前后下列热力学性质的变化情况为：
A ?S >0，?G <0
B ?S =0，?G <0
C ?S <0，?G >0
D 以上均不对 20．等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随A 浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将随A 浓度的改变：( )
A. 增加
B. 减小
C. 不变
D. 不一定
21．关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( )
A ．纯物质无偏摩尔量
B ． T ，P 一定，偏摩尔性质就一定
C ．偏摩尔性质是强度性质
D ．强度性质无偏摩尔量
22．纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。
A ．饱和蒸汽 B.饱和液体
C ．过冷液体 D.过热蒸汽
23．超临界流体是下列（ ）条件下存在的物质（ ）。
A ．高于T c 和高于P c
B ．临界温度和临界压力下
C ．低于T c 和高于P c
D ．高于T c 和低于P c
24．当压力趋于零时，1mol 气体的压力与体积乘积（PV ）趋于（ ）。
A ．零
B ．无限大
C ．某一常数
D ．RT
25．理想气体从同一初态V 1作等温可逆膨胀或绝热可逆膨胀到达相同的终态压
力，则等温可逆膨胀后体积V 2与绝热可逆膨胀后体积V ’2相比 ( )。
A. V 2 > V ’2
B. V 2 = V ’2
C. V 2 < V ’2
D.不确定
26．在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。
为混合物的逸度） ； ； ； Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２Ｌ１Ｖ２１２２f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V (.????.????.????.11
=======
27．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是( )。 A. 0??ln ,lim[/()]1i i i i p dG RTd f f Y P === B. 0??ln ,lim[/]1i i i p dG RTd f f P ===
C. 0?ln ,lim 1i i i p dG RTd f f ===
D. 0??ln ,lim 1i i i p dG RTd f f ===
28．在158℃与13℃之间工作的热机的最大效率是（ ）。
A. 91.77%
B. 50.70%
C. 33.64% C. 39.67%
29．损失功也是过程可逆与否的标志，因此有（ ）。
A . WL=T 0*△S 体
B . WL=T 0*△S 环
C . WL=T 0*△S 总
D . WL=-T 0*△S 总
30．对1mol 理想气体
T V S )(??等于（ ）。 A.
V R - B. V R C. R p D. R p - 四、名词解释
1、偏摩尔性质
2、过量性质（超额性质）
3、理想溶液
4、活度
5、剩余性质
6、偏心因子
五、简答题
1．简述有效能衡算方程与能量衡算方程的实质性区别。
2．写出稳流系统热力学定律的一般形式，并对流体流经泵和流经换热气的系统进行适当的简化。
3．简述活度的定义和物理意义。
4．写出稳流体系的熵平衡方程，并指出各项的含义。
5．对节流膨胀与做外功的绝热膨胀进行比较。
6．画出兰金循环的示意图。如果已知进入气轮机的过热蒸汽的的温度t 1、p 1和乏气的压力p 2 ，试确定各状态点的焓值和熵值。
六、证明题
1．有人提出用以下方程表示恒温、恒压下简单二元体系的偏摩尔体积， 222222
1111)()(bx x a b a V V bx x a b a V V --+=---+=---
式中a ，b 均为温度、压力的函数，21,V V 是纯组分的摩尔体积，试从热力学角度证明这些方程并不合理。
2．在一定的温度和压力下,一个简单的二元混合物中两种组分的偏摩尔焓值可用
下式表示，
21112H a b x -=+; 22221H a b x -
=+ 式中i a ，i b 均为常数，试证明112H b x x ?=
3．试证明二元理想溶液不会发生相分裂。
七、计算题
1．有一逆流式换热器，利用废气加热空气。105Pa 的空气由20℃被加热到125℃，空气的流量为1.5㎏/s ，而1.3×105Pa 的废气从250℃冷却到95℃。空气的等压热容为1.04kJ/(㎏·K),废气的等压热容为0.84 kJ/(㎏·K)，假定空气与废气通过换热器的压力与动能变化可以忽略不计，而且换热器与环境无热量交换，环境状态为105Pa 和20℃，试用两种方法计算换热器中不可逆传热的有效能损失。
3．39℃、2Mpa 下的二元溶液中组分1的逸度为
231111
?694f x x x =-+ 式中1x 是组分1的摩尔分数；1f 的单位是Mpa 。试求在上述温度和压力下 ① 纯组分1的逸度与逸度系数；
② 组分1的亨利系数1k ；
③ 活度系数1γ与1x 的关系式（组分1的标准状态是以Lewis-Randall 定则为基准）。
4． 25℃，0.1MPa 下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40-12X 1-10X 12
(cm 3 /mol) 。式中X 1 为组分1的摩尔分数, V 为溶液的摩尔体积. 求，
； ； ； ， ；
， ２； ， ２１２E V )(V )(V V )(V V )(V V )(5431211?∞∞
5．有人声称发明了一种绝热操作，不需要外功的稳定流动装置，能将p =0.4Mpa 、
298K 的空气分离成两股流（如图所示）一股是A p =0.1013Mpa 、273K ，另一股是B p =0.1013Mpa 、323K 。试问这样的装置可行吗？（假设空气可视为理想气体，其恒
压热容29.3/P C kJ kmol K =?）。
6．已知某二元溶液的活度系数为 其中A,B,C 仅是T,P 的函数。求。，，f f f RT G
E ln ?ln ,?ln /,ln 2
12γ （均以Lewis-Randall 定则为标准状态) 。 6. 已知某二元溶液的活度可表示为211ln f A Bx Cx =+-，其中A,B,C 仅是T,P 的
函数。试确定两组元均以Lewis-Randall 定则为标准状态时的12/ln ,ln E G RT γγ，。
7．在298K 和0.1MPa 下二元系焓变
已知 mol J H mol
J H x x x x H /627/418)
2(9.20212121==+=? 其中x 为摩尔分数，Lewis-Randall 定则为基准，求（1）1H ?，2H ?；（2）∞?1H ， ∞?2H ；（3）∞1H ，∞2H
8．在一定的T 、p 下，某二元混合溶液的超额自由焓模型为
1212( 1.5 1.8)E
G x x x x RT
=-- (A) 式中x 为摩尔分数，试求 (1)1ln γ及2ln γ的表达式；(2)1ln γ∞,2ln γ∞值；(3)将(1)所
求出的表达式与式(ln )E
i i G x RT
γ=∑相结合，试证明可重新得到式(A)。 9．在一定温度和压力下，某二元混合物的第一组分的偏摩尔体积可以用下示表示
2112V V x β-
=+ 试求第二组分的偏摩尔体积2V -及混合物的摩尔体积V 的表达式。
10．一个二元体系混合物的摩尔体积可用下式表示：
()()0.13
2
1V k T p x =+ （A ） 式中k 是与温度、压力无关的常数，试求超额体积E V 、混合体积V ?，偏摩尔体积1V -、2V -
以及活度系数1ln γ、2ln γ的表达式。
11．已知在298K 时乙醇()1与甲基叔丁基醚()2二元体系的超额体积为
()3112121.0260.22E V x x x x cm mol -=-+-?????
纯物质的体积1V =58.6331cm mol -?、2V =118.4631cm mol -?，试问当10003cm 的乙醇与5003cm 的甲基叔丁基醚在298K 下混合时其体积是多少？
12．试计算非流动过程中21kmolN 从813K 8、4.052MPa 变至373K 、1.013MPa 时可能做的理想功。若氮气是稳定流动过程，理想功又是多少？设大气的
0293T K =,00.1013P MPa =，2N 的等压热容23()27.89 4.27110p N C T -=+?
/()kJ kmol K ?。
化工热力学试卷题库与答案
一．选择题(每题2分,共10分) 1、纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅就是温度的函数 B 就是T 与P 的函数 C 就是T 与V 的函数 D 就是任何两强度性质的函数 2、T 温度下的过冷纯液体的压力P (A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3、 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0、3,在一定的T,P 下,8812.0?,9381.0?21==?? ,则此时混合物的逸度系数为 。(C) A 0、9097 B 0、89827 C 0、8979 D 0、9092 4、 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程,装置所产生的功为24kJ,则流体的熵变( A ) A 、大于零 B 、小于零 C 、等于零 D 、可正可负 5、 Henry 规则( C ) A 仅适用于溶剂组分 B 仅适用于溶质组分 C 适用于稀溶液的溶质组分 D 阶段适用于稀溶液的溶剂 二、填空题(每题2分,共10分) 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃,其等压平均热容为75、31J/mol,则此过程的焓变为 (1882、75)J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C ),按下列途径由T 1、P 1与V 1可逆地变化至P 2,则, 等温过程的 W =21ln P P RT -,Q =21ln P P RT ,U = 0 ,H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0、193,临界压力为p c ＝3、797MPa,则在Tr ＝0、7时的蒸汽压为 ( 0、2435 )MPa 。 4. 温度为T 的热源与温度为T0的环境之间进行变温热量传递,其等于热容为Cp,则ExQ 的 计算式为(00(1)T xQ p T T E C dT T =-? )。 5. 指出下列物系的自由度数目,(1)水的三相点 0 ,(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡 状态 1 三、简答题:(共30分) 1. 填表(6分)
化工热力学考试复习题
化工热力学标准化作业一 一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因） 1、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。 2、当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 3、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。 4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。 5、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。 6、纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零， 7、气体混合物的virial系数，如B、C…，是温度的函数。 8*、virial方程和RK方程既可以应用于汽相，又可以用于液相。 9*、在virial方程中，virial系数反映了分子间的相互作用。 10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。 二、填空题 1、T温度下的过热纯蒸气的压力p _____p s(T)。 2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_____（吉氏函数）、__________（Claperyon方程）。它们（能/不能）推广到其它类型的相相平衡。 3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为___________、__________。
4、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是______的（相同／不同）；一定温度下的泡点与露点，在p-T图上是______的（重叠／分开），而在p-Ｖ图上是______的（重叠／分开）；泡点的轨迹称为___________，露点的轨迹称为___________，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为___________；纯物质汽液平衡时，压力称为______，温度称为______。 5、正丁烷的偏心因子ω=，临界压力p c=时，则在T r=时的蒸汽压为___________MPa。 6*、状态方程通常分为三类，分别是__________，__________，__________。7*、在状态方程的分类中，RK方程属于__________，virial方程属于__________。 8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的，vdW方程的形式是p=RT/(V －b)－a/V2，RK方程的形式为____________________。 三、计算题 1、将1mol甲烷压缩贮于容积为，温度为的钢瓶内，问此甲烷产生的压力有多大分别用（1）理想气体状态方程；（2）RK方程计算。已知甲烷的临界参数为T c=，p c=。RK方程中a=，b= RT c/p c。 解： 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内，钢弹浸于温度为65℃的恒瘟水浴中，试分别用下述方法计算氨的压力。（1）理想气体状态方程；（2）RK方程；（3）Pitzer普遍化方法。已知氨的临界常数为T c=，p c=,V c=mol，ω=。RK方程中a=，b= RT c/p c。Virial方程中B(0)=－；B(1)=－。 解： 3、试分别用下列三种方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。(1) 用理想
化工热力学实验讲义
化工热力学试验讲义 李俊英 齐鲁工业大学 化学与制药工程学院 化学工程与工艺实验室 2013.10
实验一二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定气体的压力、体积、温度(p、v、t)是物质最基本的热力学性质：pvt数据不仅是绘制真实气体压缩因子固的基础，还是计算内能、始、嫡等一系列热力学函数的根据。在众多的热力学性质中，由于pvt参数可以直接地精确测量，而大部分热力学函数都可以通过pvt参数关联计算，所以气体的pvt性质是研究其热力学性质的基础和桥梁。了解和掌握真实气体pvt性质的测试方法，对研究气体的热力学性质具有重要的意义。 一、实验目的 1. 了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。 2. 加深对课堂所讲工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。 3. 掌握CO2的p-v-t关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。 4. 学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法。 二、实验内容 1. 测定CO2的p-v-t关系。在p-v坐标图中绘出低于临界温度(t=20℃)、临界温度(t=31.1℃)和高于临界温度(t=40℃)的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析差异原因。 2. 测定CO2在低于临界温度时，饱和温度与饱和压力之间的对应关系。 3. 观测临界状态 (1) 临界状态时近汽液两相模糊的现象。 (2) 汽液整体相变现象。 (3) 测定的CO2的t c,p c,v c等临界参数，并将实验所得的v c值与理想气体状态方程和范德华方程的理论值相比较，简述其差异原因。 三、实验装置 实验装置由压力台、恒温器、试验本体、及其防护罩三大部分组成。 1.整体结构：见图1。 2.本体结构：见图2。
化学工程与工艺专业《化工热力学》模拟考试考题A(答案)
华东理工大学20 -20 学年第 学期 《化工热力学》课程模拟考试试卷 A (答案) 开课学院：化工学院，专业：化学工程与工艺 考试形式：闭卷，所需时间： 120分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师： 1．当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 ( × ) 2．纯物质的三相点随着所处压力的不同而改变。 ( × ) 3．用一个相当精确的状态方程，就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。 ( × ) 4．气体混合物的V irial 系数，如B ，C ，…，是温度和组成的函数。 ( √ ) 5．在一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。( √ ) 6．对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。 ( × ) 7．在二元系统的汽液平衡中, 若组分1是轻组分，组分2是重组分，若温度一定，则系统的压力随着1x 的增大而增大。 ( × ) 8．偏摩尔焓的定义可表示为()[] [],,,,j i j i i i i T p n T p n nH H H n x ????? ?== ??? ??????。 ( × ) 9．Gibbs-Duhem 方程可以用来检验热力学实验数据的一致性。 ( √ ) 10．自然界一切实际过程总能量守恒，有效能无损失。 ( × ) 11．能量衡算法用于过程的合理用能分析与熵分析法具有相同的功能。( × ) 12．当化学反应达到平衡时，反应的Gibbs 自由焓变化值G ?等于零。 ( √ ) 二、单项选择题（共20分，每小题2分） 1．指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则物质的状态为：（ D ） (A) 饱和蒸汽； (B) 超临界流体； (C) 压缩液体； (D) 过热蒸汽 2．单元操作的经济性分析中，功耗费用和下列哪个因素有关（ C ）。 (A) 理想功； (B) 有效能； (C) 损耗功； (D) 环境温度
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 z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z 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 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/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。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10．等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（B ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是（ A ）。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ； D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 13． 关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ B ） A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B ．偏摩尔焓等于化学位 C ．偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ
化工热力学公式
热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物质性质相互之间关系的科学。有工程热力学、化学热力学、化工热力学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域。化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，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。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微观研究方法。以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 流体的P-V-T关系 在临界点C ： 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临界温度Tc，临界压力Pc。 纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的关系式。由相律可知，对纯流体有： f( P, T, V ) = 0 混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩尔分数）。 状态方程的应用 （1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数据。 （2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。（2 ）为真实气体状态方程计算提供初始值。（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。 维里方程式 Virial系数的获取 ( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少 ( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高 ( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的数据 两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P （1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用； （2）T 模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） 本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表： 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 B.超临界流体 C.过热蒸汽 2.T温度下的过冷纯液体的压力P（a ） A.>()T P s B.<()T P s C.=()T P s 3.T温度下的过热纯蒸汽的压力P（ b ） A.>()T P s B.<()T P s C.=()T P s 4.纯物质的第二virial系数B（） 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 5.能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程，必须 至少用到（） A.第三virial系 数B.第二virial 系数 C.无穷 项 D.只需要理想气 体方程 6.液化石油气的主要成分是（） A.丙烷、丁烷和少量 的戊烷B.甲烷、乙烷 C.正己 烷 7.立方型状态方程计算V时如果出现三个根，则最大的根表示（） A.饱和液摩尔体积 B.饱和汽摩尔体积 C.无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) （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 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( ) （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。 13. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 14. 关于化学势的下列说法中不正确的是( ) 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 化工热力学课后答案(填空、判断、画图) 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? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T 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ig P 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 ig P ???? ??--， U =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ， U = 0 ， H = 0 。 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。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 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。） 3. 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。） 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? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T 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 =1.980cal mol -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。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 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。） 3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。（对。则纯物质的P －V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。） 4. 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。） 化工热力学考试题目3 一、选择题 1、关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ） A 可以判断新工艺、新方法的可行性； B.优化工艺过程； C.预测反应的速率； D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据，用少量实验数据推算大量有用数据； E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。 2、纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。 A ．饱和蒸汽 B.饱和液体 C ．过冷液体 D.过热蒸汽 3、超临界流体是下列（ ）条件下存在的物质。 A.高于T c 和高于P c B.临界温度和临界压力下 C.低于T c 和高于P c D.高于T c 和低于P c 4、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于（ ）。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 5、关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ） A 、研究体系为实际状态。 B 、解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 C 、处理方法为以理想态为标准态加上校正。 D 、获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 E 、应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。 6、关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ） A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究 7、分) ,400K 的2N 1kmol 体积约为（ ） A 3326L B 332.6L C 3.326L D 3 m 8、下列气体通用常数R 的数值和单位，正确的是（ ） A K kmol m Pa ???/10314.83 3 B kmol K C K atm cm /3 ? D K kmol J ?/ 9、纯物质 PV 图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于（ ）。 A. -1 B. 0 C.1 D. 不能确定 10、对理想气体有（ ）。 0)/.(??T P H B 0)/.(=??T P H C 0)/.(=??P T H D 11、对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（ ）。 A ． dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ． dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp 第一章绪论 热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概 念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物 质性质相互之间关系的科学。有工程热力学、化学热力学、 化工热力学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领 域。化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基 础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用， 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。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微 观研究方法。以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经 典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 第二章流体的P-V-T关系 在临界点C ： 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临 界温度Tc，临界压力Pc。 纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的 关系式。由相律可知，对纯流体有： f( P, T, V ) = 0 混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩 尔分数）。 状态方程的应用 （1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的 P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数 据。 （2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力 学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相 同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用 理想气体方程进行计算。（2 ）为真实气体状态方程计算 提供初始值。（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的 正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体 方程。 维里方程式 Virial系数的获取 ( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少 ( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高 ( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的 数据 两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P （1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用； （2）T 一、 单项选择题（每题3分，共30分）： 1．关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ B ） A. 研究体系为实际状态。 B. 解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 C. 处理方法为以理想态为标准态加上校正。 D. 获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 2．下列关于G E 关系式正确的是（ C ）。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 3．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ D ）。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=；C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 4.下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质( D ) （A ）与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性。 5．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。 6．范德华方程与R －K 方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V 存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V 值是 B 。 A 、饱和液体体积 B 、饱和蒸汽体积 C 、无物理意义 D 、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积 7．对于流体混合物，下面式子错误的是 D 。 A B 、 i i i V P U H += C i i V i i U U = D 、理想溶液的i i S S = i i G G = 8．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔH id B 。 A. >0； B. =0； C. <0 ； D. 不确定。 9．体系中物质i 的偏摩尔体积i V 的定义式为： D 。 A.i j n v T i i i n V V ≠??=,,][ B .i j n v T i i n V V ≠??=,,][总 C .i j n p T i i i n V V ≠??=,,][ D. i j n p T i i n V V ≠??=,,][总 10．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 C 。 A.i i f x f ∧ ∑=； B. i f f ∧ ∑=； C. ln i i i x f x f ∧ ∑=ln ； D. ln 0 ln f x f i ∑= 化工热力学复习总结 第一章、绪论 一、化工热力学的目的和任务 通过一定的理论方法，从容易测量的性质推测难测量的性质、从有限的实验数据获得更系统的物性的信息具有重要的理论和实际意义。 化工热力学就是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决工业过程（特别是化工过程）中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。 二、1-2化工热力学与物理化学的关系 化工热力学与物理化学关系密切，物理化学的热力学部分已经介绍了经典热力学的基本原理和理想系统（如理想气体和理想溶液等）的模型，化工热力学将在此基础上，将重点转移到更接近实际的系统。 三、热力学性质计算的一般方法 (1)基于相律分析系统的独立变量和从属变量； (2)由经典热力学原理得到普遍化关系式。特别是将热力学性质与能容易测量的p、V、T及组成性质和理想气体等压热容联系起来； (3)引入表达系统特性的模型，如状态方程或活度系数； (4)数学求解。 第2章流体的P-V-T关系 1.掌握状态方程式和用三参数对应态原理计算PVT性质的方法。 2.了解偏心因子的概念，掌握有关图表及计算方法。 1.状态方程：在题意要求时使用该法。 ①范德华方程：常用于公式证明和推导中。 ②R—K 方程： ③维里方程： 2.普遍化法：使用条件：在不清楚用何种状态方程的情况下使用。 三参数法： ①普遍化压缩因子法 ②普遍化第二维里系数法 3、Redlich-Kwong（RK）方程 3、Soave（SRK）方程 4、Peng-Robinson（PR）方程 () 22 a0.45724c r c R T T P α =0.0778c c RT b P = §2-5高次型状态方程 5、virial方程 virial方程分为密度型： 和压力型： 第3章纯物质的热力学性质 1、热力学性质间的关系 第二章 均相反应动力学习题 1. 【动力学方程形式】 有一气相反应，经实验测定在400℃下的速率方程式为: 2 3.66A A dP P dt = 若转化为2 (/.)A kC A r mol hl =形式， 求相应的速率常数值及其单位。 2. [恒温恒容变压定级数] 在恒容等温下，用等摩尔H 2和NO 进行实验，测得如下数据： 总压（MPa ）0.0272 0.0326 0.038 0.0435 0.0543 半衰期（s ） 256 186 135 104 67 求此反应级数 3.[二级反应恒容定时间] 4.醋酸和乙醇的反应为二级反应，在间歇反应反应器中，5min 转化率可达50%，问转化率为75%时需增加多少时间？ 4、【二级恒容非等摩尔加料】 溴代异丁烷与乙醇钠在乙醇溶液中发生如下反应： i-C 4H 9Br+C 2H 5Na →Na Br+i-C 4H 9 OC 2H 5 (A) (B) (C) (D) 溴代异丁烷的初始浓度为C A0=0.050mol/l 乙醇钠的初始浓度为C B0=0.0762mol/l,在368.15K 测得不同时间的乙醇钠的浓度为： t(min) 0 5 10 20 30 50 C B (mol/l) 0.0762 0.0703 0.0655 0.0580 0.0532 0.0451 已知反应为二级，试求：（1）反应速率常数；（2）反应一小时后溶液中溴代异丁烷的浓度；（3）溴代异丁烷消耗一半所用的时间。 5. [恒温恒容变压定级数] 二甲醚的气相分解反应CH 3OCH 3 → CH 4 +H 2 +CO 在恒温恒容下进行，在504℃获得如下数据： t （s ） 0 390 777 1195 3155 ∞ Pt ×103（Pa ） 41.6 54.4 65.1 74.9 103.9 124.1 化工热力学考试复习题文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 化工热力学标准化作业一 一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因） 1、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。 2、当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 3、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。 4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。 5、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。 6、纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零， 7、气体混合物的virial系数，如B、C…，是温度的函数。 8*、virial方程和RK方程既可以应用于汽相，又可以用于液相。 9*、在virial方程中，virial系数反映了分子间的相互作用。 10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。 二、填空题 1、T温度下的过热纯蒸气的压力p _____p s(T)。 2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_____（吉氏函数）、__________（Claperyon方程）。它们（能/不能）推广到其它类型的相相平衡。 3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为___________、__________。 4、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是______的（相同／不同）；一定温度下的泡点与露点，在p-T图上是______的（重叠／分开），而在p-Ｖ图上是______的（重叠／分开）；泡点的轨迹称为 ___________，露点的轨迹称为___________，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为___________；纯物质汽液平衡时，压力称为______，温度称为______。 5、正丁烷的偏心因子ω=，临界压力p c=时，则在T r=时的蒸汽压为 ___________MPa。 6*、状态方程通常分为三类，分别是__________，__________， __________。 7*、在状态方程的分类中，RK方程属于__________，virial方程属于 __________。 8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的，vdW方程的形式是 p=RT/(V－b)－a/V2，RK方程的形式为____________________。 三、计算题 1、将1mol甲烷压缩贮于容积为，温度为的钢瓶内，问此甲烷产生的压力有多大分别用（1）理想气体状态方程；（2）RK方程计算。已知甲烷的临界参数为T c=，p c=。RK方程中a=，b= RT c/p c。 解： 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内，钢弹浸于温度为65℃的恒瘟水浴中，试分别用下述方法计算氨的压力。（1）理想气体状态方程；（2）RK方程；（3）Pitzer普遍化方法。已知氨的临界常数为T c=， 第一章、绪论 一、化工热力学的目的和任务 通过一定的理论方法，从容易测量的性质推测难测量的性质、从有限的实验数据获得更系统的物性的信息具有重要的理论和实际意义。 化工热力学就是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决工业过程（特别是化工过程）中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。 二、1-2化工热力学与物理化学的关系 化工热力学与物理化学关系密切，物理化学的热力学部分已经介绍了经典热力学的基本原理和理想系统（如理想气体和理想溶液等）的模型，化工热力学将在此基础上，将重点转移到更接近实际的系统。 三、热力学性质计算的一般方法 (1)基于相律分析系统的独立变量和从属变量； (2)由经典热力学原理得到普遍化关系式。特别是将热力学性质与能容易测量的p、V、T及组成性质和理想气体等压热容联系起来； (3)引入表达系统特性的模型，如状态方程或活度系数； (4)数学求解。 第2章流体的P-V-T关系 1.掌握状态方程式和用三参数对应态原理计算PVT性质的方法。 2.了解偏心因子的概念，掌握有关图表及计算方法。 1.状态方程：在题意要求时使用该法。 ①范德华方程：常用于公式证明和推导中。 ②R—K 方程： ③维里方程： 2.普遍化法：使用条件：在不清楚用何种状态方程的情况下使用。 三参数法： ①普遍化压缩因子法 ②普遍化第二维里系数法 3、Redlich-Kwong（RK）方程 3、Soave（SRK）方程 4、Peng-Robinson （PR ）方程 () 22 a 0.45724c r c R T T P α= 0.0778 c c RT b P = §2-5高次型状态方程 5、virial 方程 virial 方程分为密度 型： 和压力型： 第3章 纯物质的热力学性质 1、热力学性质间的关系 dU TdS pdV =- H=U+PV dH TdS Vdp =+ A=U-TS dA SdT pdV =-- G=H-TS dG SdT Vdp =-+ Maxwell 关系式 S V T P V S ?????? =- ? ??????? S P T V P S ?????? = ? ??????? V T P S T V ??????= ? ??????? P T V S T P ?????? =- ? ??????? 转换公式： 1Z X Y X Y Z Y Z X ??????? ??=- ? ? ?????????? 3.2计算H ?和S ?的方法 1.状态方程法： P P V dH C dT V T dP T ?? ???=+- ???????? P P C V dS dT dP T T ???=- ???? 2.剩余性质法： ①普遍化压缩因子图 ()()0 1 R R R T C C C H H H RT RT RT ω =+ ()()0 1 R R R T S S S R R R ω = + 化工热力学大作业 化学工程与工艺一班 （1） 计算101.3kPa 下，乙醇（1）-水（2）体系汽液平衡数据 1>泡点温度和组成的计算 已知：平衡压力P ，液相组成x1，x2 ???xN V i s i S i i i i P P x y ? ?γ?= ∑=i i i y y y / 泡点温度T ，汽相组成y 1，y 2 ???y n 采用以下流程计算： 可得到泡点温度和组成 2>露点温度和组成的计算 已知P,yi ， s i S i i V i i i P Py x ?γ??= ∑=i i i i x x x / 露点温度T ，液相组成x 1，x 2 ???x n 采用以下流程计算： 可得到露点温度和组成 计算过程 运用化工软件Aspen 计算 选择模板为General with Metric Units ；Run Type 为物性分析（Property Analysis ） 组分为乙醇（C2H5OH）和水（H2O）物性方法为NRTL-RK 乙醇及水的流率均设为50kmol/h初输入温度为25℃，压力为101.325KPa。 设定可调变量为乙醇的摩尔分数，变化范围0—1，增量为0.05，则可取20个点。选择物性参数露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB），温度均为℃。 最后以乙醇摩尔分数为X坐标，露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB）为Y坐标，得到下表及下图。 乙醇取不同摩尔分率时对应的不同泡点温度及露点温度表 露点温度及泡点温度图 （2）判断是否有共沸组成并计算该点组成及温度；并与文献数据对比 由图可得，在X=0.9时泡点线与露点线相交，表明有共沸点。 共沸点的组成为乙醇摩尔分率0.9，水的摩尔分率0.15，共沸温度为78.15℃。 查表 101.325KPa下，乙醇摩尔分率为0.8943有共沸点，共沸温度为78.15℃。 两者数据接近。 （3）怎样才能从20wt%稀酒精得到无水乙醇以作为汽车燃料？化工热力学习题集(附答案)复习 (1)
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