化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)最終版

1、祎簡答題蚃1為什么同系物的沸點和熔點隨分子量的增加而增加?莁答：這是由于同系物具有相同的官能團，因此偶極距和第一電離勢 大致相同，但是極化率隨分子量的增大而增大，而誘導(dǎo)作用和色散 作用均隨極化率的增大而增大，因而沸點、熔點增高，氣化熱和熔 化熱也增加。注意：分子變大就加重，就不能靈活運動，因而需要 更高的溫度是分子具有更高的動能并無關(guān)系。羋2.能否設(shè)計一套制冷實驗裝置獲得絕對零度的低溫？為什么?羄答：不能。原因：若孤立體系發(fā)生一個任意冷卻過程 ，則有熵變S 0即S2S,Si表示初態(tài)熵,S2表示 冷卻后熵。因為 S=S+ dT ,o T所以 So ：CpdT _So ：CpdT ，二邊消去 So

2、可得；CpdT _ ；CpdT ,o t旳 to tL0 T如果最終冷卻溫度T2要等于零，則下式必須成立，即：dT乞0。但 是因為所有溫度下的CP都是正值，因此此式不可能成立，因此T2=0是 不可能的。所以包含有限步驟的任何過程不能把任何體系的溫度降 低到絕對零度。這就是絕對零度不能達到原理。膃3.舉例說明氫鍵及其作用膂答：（1）分子間熔沸點升高，分子內(nèi)熔沸點降低，例如有分子內(nèi) 氫鍵的鄰硝基苯酚熔點（45C）比有分子間氫鍵的間位熔點（96C） 和對位熔點（114C）都低。（2）溶解度增大。HF和NH3在水中的 溶解度比較大，就是這個緣故。（3）粘度增大，例如甘油、磷酸等 多羥基化合物，由于分子

3、間有氫鍵，通常為粘稠狀液體。（4）密度液體分子間若形成氫鍵，有可能發(fā)生締合現(xiàn)象，例如液態(tài)HF,在通常條件下，除了正常簡HF分子外，還有通過氫鍵聯(lián)系在一起的復(fù)雜 分子（HF）n，分子締合的結(jié)果會影響液體的密度。荿4.根據(jù)熱力學(xué)定律，談?wù)勗鯓幼龅侥芰康暮侠砝?？莇答：（1）防止能量無償降級薂（2）采用最佳推動力的選擇袂（3）合理組織能量多次利用，采用能量優(yōu)化利用的原則膆5. Lennard-Jones位能函數(shù)在（r=r時是什么狀態(tài)？蒅答：Lennard-Jones位能函數(shù)在（T時位能為零，此時吸引和排斥 對位能的貢獻相抵消，即排斥能和吸引能相等，此時的（T大約等于分子直徑。羂討論題1.2蚃根據(jù)所學(xué)

4、的熱力學(xué)知識，談?wù)勗鯓幼龅侥芰康暮侠砝?膈答：合理用能總的原則，按照用戶所需要能量的數(shù)量和質(zhì)量來供給， 需要注意：（1）防止能量無償降級：避免用高溫?zé)嵩醇訜岬蜏匚锪? 或者將高壓蒸汽節(jié)流降溫、降壓使用，增加設(shè)備的絕熱保溫性能。袇（2）采用最佳的工藝方案：推動力越大，速率越大，設(shè)備投資費 用可以減少，但是有效能損失增加，能耗增加。推動力減小，可減 小有效能損失，降低能耗，但要增加產(chǎn)量需要增加設(shè)備，投資增大 采用最佳的推動力就是這個問題的解決辦法。蚅（3）合理組織能量梯次利用：化工廠許多化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng), 放出的熱量不僅數(shù)量大而且溫度高，這些熱量可以通過發(fā)熱鍋爐產(chǎn) 生高壓蒸汽，用來做功或者發(fā)

5、電，最后用低壓蒸汽作為加熱熱源使 用。即先用功再用熱。熱量也要按其他能級高低回收使用，原則是 用高溫?zé)嵩醇訜岣邷匚锪?，中溫加熱中溫物料，低溫加熱低溫物料。?.質(zhì)量為G,溫度為Ti的水與同質(zhì)量的溫度為T2的水在等壓下絕熱 混合，試證明其熵變?yōu)?2GCplnL （其中Cp是水的恒壓熱容）,并2皿證明此熵變是正值。4雌你軒旳艇糾世濟戲g和梯礙透。人4二。牛席as扌宅二C-羽療鱗且脅愛施M7Q3.4.羆已知某二元溶液超額自由焓G方程穿珅XlX2，式中B僅為P 的函數(shù)，試證明ln yi卄X22。衿計算題1.2肇已知某二元溶液，在30 C時，汽相可視為理想氣體混合物，液相活度系數(shù)的關(guān)系式是：In yi

6、=049x22， ln Y2 = 0.49xi2，且Pi*=21KPa,P2 =26KPa,肄求：(1) Xi=0.2時體系的總壓和汽相組成。(2)(3)薄體系是否形成恒沸物？是最大壓力恒沸物還是最小 壓力恒沸物？ ( 12分)|；3白號相磁樺紳紐踴丘珥必 畑%卡曲 婷紀區(qū)產(chǎn)M ff引廣T n卜丸孑MX洱*彌6叩*由曲評便後統(tǒng)得加 哼二E處忙少。.g吉如闊作廣訓(xùn)妙仙輝媲畑晉*|痕卞血曲吻粼怦樣沖間 d卅2確臨成哋梗斬嘶力二冏，閔 莎珂C倔 由;財/礎(chǔ)，軸網(wǎng) 耳營1凳鶏盼槽坳 丘旳T n訶 井1仔葉_/-L-蟲 F H4 ”即血忙KXM卩廠府域?qū)懢W(wǎng)皿解T R - 口 虧艸加ITT枷羃2.鍋爐排出

7、煙道氣5X 105kmol/h , t=200 C,煙道氣平均熱容Cp=32Kj/kmol.K,T =298K,計算煙道氣帶走的熱損失（Kj/h ）和有效能損失（Kj/h ）。（ 10分）二2&畑 SK13.4.腿合成氨系統(tǒng)中天然氣二段轉(zhuǎn)化爐的氣體組成（摩爾分率）為H 56.3%,N 22.4%，CO 12.7%, CO 8.3%, CH 0.3%,已知各物質(zhì) 標準化學(xué)有效能（bi0）分別為56.22 Kcal/mol ，NL 0.16Kcal/mol ，CO 65.81Kcal/mol ，CQ 4.81Kcal/mol，CH198.42Kcal/mol，試根據(jù)式 Bn yi（b0i RT0l

8、nyi），求 298.15K時，1mol混合氣的標準化學(xué)有效能。（8分）嚴（從）+障“就（6）十徭鈕丿位2忑十I平丈羽&卜船）二3卅6 t Iji M（劣* 3114修位專CdK4昭以下無正文僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pass fins commerciales.僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途to員bkogA.nrogeHKO TOpMenob3ygoic