1、化工热力学课后答案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 ， 。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）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T2等，初态和终态的温度分别为 和T2，则该过程的 U CVdT ;同样，对于初、终态TiT2压力相等的过程有 H CpdT。（对。状态函数的变化仅决
2、定于初、 终态与途径无关。）T1、填空题1.状态函数的特点是： 。2.封闭体系中，温度是 T的imol理想气体从（P, V）等温可逆地膨胀到（P，Vf），则所做的功为 Wrev RT ln Vi Vf （以 V表示 ）或 Wrev RT In Pf Pi （以 P表示）o3.封闭体系中的1mol理想气体（已知Cjg ），按下列途径由T、P1和V1可逆地变化至P2,贝yA 等容过程的 V= 0 , Q= C R -P2 1 T1 , U=cjg R -P2 1 T1 , H=P1 P1CPg 1T1。B等温过程的 W RTln旦,Q=RTln旦, U= , H= PL PL第2章P-V-T关系和
3、状态方程、是否题1.（错。可以通过超临界流体区。）纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。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。）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。）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。 ）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。）纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函
4、数的变化值均大于零。 （错。只有吉氏函数的变化是零。）气体混合物的virial系数，如B, C，是温度和组成的函数。（对。）2.3.4.5.6.7.4.5.1.2.3.4.1MPa=10Pa=1Obar=9.8692atm=75OO.62mmHg。普适气体常数 F=8.314MPa cm3 mol-1 K1=83.14bar cm3 mol-1 K1 =8.314 J mol-1 K1-1 -1=1.980cal mol K。填空题表达纯物质的汽平衡的准则有GsvT Gsl T 或G T,Vsv GT,Vsl （吉氏函数）、它们邕（能/不能）推广到其它类型的相平衡。Lydersen、Pitze
5、r、Lee-Kesler和Teja的三参数对应态原理的三个参数分别为TPr，Zc、Tr , Pr , 、，Pr ,和，Pr ,。对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的 （相同/不同）；一定温度下的泡 点与露点，在P- T图上是重叠的（重叠/分开），而在P-V图上是分开的（重叠/分开）, 泡点的轨迹称为饱和液相线， 露点的轨迹称为饱和汽相线， 饱和汽、液相线与三相线所 包围的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。 3 3 对于三混合物，展开 PR方程常数a的表达式，a yi y j ?/aii ajj （1 kij）=i 1 j 1yi ai y2a2 y
6、3a3 2yiy2.aia2 1 k12 2 y2 y3 a2a3 1 k23 2 y3yi $a3ai 1 k31 ，其中，下标相同的相互作用参数有 kii,k22和k33，其值应为1；下标不同的相互作用参数有k12和k21,k23和k32,k31和k12（已作k12 k21,k23 k32,k31 k12处理），通常它们值是如何得到？从_实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理。5.正丁烷的偏心因子 =0.193，临界压力Pc=3.797MPa则在Tr=0.7时的蒸汽压为Ps Pc10 1 0.2435MPa五、图示题1.试定性画出纯物质的P-V相图，并在图上指出（a）超临界流体，
7、（b）气相，（c）蒸汽，（d） 固相，（e）汽液共存，（f）固液共存，（g）汽固共存等区域；和（h）汽-液-固三相共存 线，（i） TT、Tv!；、T=T的等温线。2.六、证明题线是 a bRT V2 2abV ab2 0证明：由ZP T1RTVPV TP0 得 P V 0V T由vdV方程得RT aRTV3Va0V b V2Vb2V3整理得Boyle曲线a bRTV2 2abV ab2 0第3章 均相封闭体系热力学原理及其应用、是否题1.热力学基本关系式dH=TdS+Vc只适用于可逆过程。（错。不需要可逆条件，适用于只有 体积功存在的封闭体系）2.当压力趋于零时， M T,P M ig T,
8、P 0 （ M是摩尔性质）。（错。当M= V寸，不恒等于零，只有在T= Tb时，才等于零）3 纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下， dG RTd ln f o （错。应该是G G0gRT ln f P 等）4.当P0时，f P o（错。当P0时,f.P1)5.因为In1PV RTdP ,当P0时，1 ,所以，VRT0 o (错。从积分RTp0P式看，当i p0时，V更为任何值，都有1 ；实际上，lim VRT0PP 0P TTb6.吉氏函数与逸度系数的关系:H. 是G T, PGigT,P 1RTIno (错 gw,p)Gig(T,P 1) RT l n f )7.由于偏离函数是两个等温状态
9、的性质之差， 故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的i i ) M ig T2,Po Mig T1,Po变化。（错。因为:M T2,P2 M ig T2, P) M T1,P1 M ig，P0三、填空题1.状态方程P(Vb )RT的偏离焓和偏离熵分别是PH Hig V0pT dP 巴 b T R dP bP 和T p o P Ppg P R VS So R In dPPo 0 P T pPR - dP 0 ；若要计算 HT2，P2 hP P和 ST2, P2S T,片还需要什么性质？igCP;其计算式分别是H T2 ,P2HigT2H T1,P1Hig T1 H ig T2 H ig T1H
10、T2,P2H T-RbP2 bP1T2igCPdTb P2 P1T2CdTT1T1和S T2,P2S T1 , P10SigT2，P。 Sig T,P0 Sig T2，P。ST2，P2P2Rln丄P0Rln旦P0igCPydTRln百T2TiigCPdTSig T-P。o2.对于混合物体系，偏离函数中参考态是与研究态同温同组成的理想气体混合物。五、图示题1.将下列纯物质经历的过程表示在 P-V, InP-H, T-S图上(a)过热蒸汽等温冷凝为过冷液体；(b)过冷液体等压加热成过热蒸汽；(c)饱和蒸汽可逆绝热膨胀；(d)饱和液体恒容加热；(e)在临界点进行的恒温膨胀.解：VH第4章非均相封闭体
11、系热力学-、是否题1.偏 摩 尔 体 积 的 定 义 可 表 示 为V nV Vn j T D Xj T D 。（错。因对于一1 T,P, n j j T,P, x j个均相敞开系统，n是一个变数，即 n ni T,P, n j 0 ）2.对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。 （错。V, H, U, CP，G/的混合过程性质变化等于零，对 S G A则不等于零）3.E is对于理想溶液所有的超额性质均为零。 （对。因M M M s）4.体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。 （错。同于4）?is f x fis i i i i5.理想气体有f=P，而理想溶液有 ？ i。
12、（对。因-i px px p i）6.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，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。 （错。总熵不等于原来两气体的熵之和）7.因为dE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上 i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）8.纯流体的汽液平衡准则为f v=f -（对）9.?v ?l v l v l混合物体系达到汽液平衡时，总是有 fi fi , f f , fi fi 。（错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）10.理想溶液一疋符合 Le
13、wis-Randall规则和Henry规则。（对。）、填空题1.填表偏摩尔性质（Mi）溶液性质（M关系式（M xiMi ）In ?/xiIn fIn f xi In ? / xiIn ?iInIn xi In ?ln iE ge/rtGe/rt Xi In i2.有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积的模型是V V1 ax2）,V2 V2（1 bxj，其中V，V2为纯组分的摩尔体积，a, b为常数，问所 提出的模型是否有问题？由 Gibbs-Duhem方程得，a 22 b， a,b不可能是常数，故提出的模型有问题；若模型改为 1 Vi（1 ax；）,2 V2（1 bxi2），情况又如何
14、？由v2Gibbs-Duhem方程得， a -b，故提岀的模型有一定的合理性 _。V1五、图示题1.下图中是二元体系的对称归一化的活度系数 仆2与组成的关系部分曲线，请补全两图中的活度系数随液相组成变化的曲线；指出哪一条曲线是或 2 Xi ；曲线两端点的含意；体系属于何种偏差。0 x1 1 0 x1 1解，以上虚线是根据活度系数的对称归一化和不对称归一化条件而得到的。第5章非均相体系热力学性质计算一、是否题1.在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。 （错，在共沸点时相同）2.在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则y1 x1，y2 x2（
15、错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）3.在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一定， 则体系的压力，随着 X1的增大而增大。（错，理由同6）4.纯物质的汽液平衡常数 K等于1。（对，因为X1 y1 1）5.下列汽液平衡关系是错误的 Pyj?v Hj,soivent i*Xi。（错，若i组分采用不对称归一化，该式为正确）6.对于理想体系，汽液平衡常数 K（=yXi），只与T、P有关，而与组成无关。（对，可以从理想体系的汽液平衡关系证明）7.对于负偏差体系，液相的活度系数总是小于 1。（对）8.能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。 （错）
16、9.逸度系数也有归一化问题。 （错）10.（错）EOSF 法既可以计算混合物的汽液平衡，也能计算纯物质的汽液平衡。、填空题1.说出下列汽液平衡关系适用的条件?v ?l 无限制条件 ；？v yi Xi 无限制条件 ；Pyi Pis iXi 低压条件下的非理想液相 。2.丙酮（1）-甲醇 二元体系在98.66KPa时，恒沸组成xi=yi=0.796，恒沸温度为327.6K ,已知此温度下的P,s 95.39, P； 65.06 kPa则van Laar方程常数是A|2 = 0.587 ， A21 = 0.717 （已知 van Laar 方程为 G 几入必必 ） RT A12 A21X21.组成为
17、X1=0.2，X2=0.8，温度为300K的二元液体的泡点组成 的为（已知液相的E s sGt 75n1 n2/（nj n2）,R 1866,P2 3733 Pa） 0.334 。2.若用EOS 法来处理300K时的甲烷（1）正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困难是Ps 25.4MPa饱和蒸气压太高，不易简化； （EOS+y法对于高压体系需矫正）。3.EOSt则计算混合物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数据是 TCi,FCi, ci, /，通常如何得到相互作用参数的值？ _从混合物的实验数据拟合得到。4.由Wils on方程计算常数减压下的汽液平衡时，需要输入的数据是 An toi ne常数A
18、,Bi,Ci；Rackett方程常数a,B ;能量参数 （ij ii）（i, j 1,2, N）,Wilson方程的能量参数是如何得到的？能从混合物的有关数据（如相平衡）得到。五、图示题1描述下列二元T x y图中的变化过程 A B C D :这是一个等压定（总）组成 的降温过程。A处于汽相区，降温到 B点时，即为露点，开始有液滴冷凝，随着温度的 继续下降，产生的液相量增加，而汽相量减少，当达到 C点，即泡点时，汽相消失，此时，液相的组成与原始汽相组成相同。继续降温到达 D点。描述下列二元P x y图中的变化过程ABC D :这是一等温等压的变组成过 程。从A到B,是液相中轻组分 1的含量增加，B点为泡点，即开始有汽泡出现。 B至C的过程中，系统中的轻组分增加，汽相相对于液相的量也在不断的增加， C点为露点，C点到D点是汽相中轻组分的含量不断增加。1. 将下列T-x-y图的变化过程 Cf D- E和P-x-y图上的变化过程 Ff SHR I f J表示在P-T图（组成=0.4 ）上。xi=yi=0.454F/MPa 321100 120 140 160 180T/ C
