化工熱力學課后答案

1、化工熱力學課后答案填空、判斷、畫圖第1章緒言一、是否題1 .封閉體系的體積為一常數(shù).錯2 .封閉體系中有兩個相 a , P.在尚未到達平衡時,a , P兩個相都是均相敞開體系；到達平衡時,那么a, P兩個相都等價于均相封閉體系.對3 .理想氣體的烙和熱容僅是溫度的函數(shù).對4 .理想氣體的嫡和吉氏函數(shù)僅是溫度的函數(shù).錯.還與壓力或摩爾體積有關.5 .封閉體系的1mol氣體進行了某一過程, 其體積總是變化著的, 但是初態(tài)和終態(tài)的體積相T2等,初態(tài)和終態(tài)的溫度分別為 一和丁2,那么該過程的AU = |CVdT ；同樣,對于初、終態(tài) TiT2壓力相等的過程有 AH = CpdT.對.狀態(tài)函數(shù)的變化僅決

2、定于初、 終態(tài)與途徑無關. T1二、填空題1 . 狀態(tài)函數(shù)的特點是：狀態(tài)函數(shù)的變化與途徑無關,僅決定于初、終態(tài).2 .封閉體系中,溫度是 T白1mol理想氣體從Pi, V等溫可逆地膨脹到P, V,那么所做的 功為 Wrev = RT ln Vi . Vf 以 VI示或 Wrev = RT ln Pf / p 以 P表示.3 .封閉體系中的1mol理想氣體C?,按以下途徑由T、Pi和Vi可逆地變化至P2,那么A等容過程的 V= 0,C= fcPg -Rj 1 T1,P s 1U=CjgP2!-R - -1 T1 ,H=lP11cigCPB等溫過程的 w RTln且,C=RTln P2且P2U=_

3、0,H=0.P21_i T1 °E1第2卓P V T關系和狀態(tài)方程、是否題1 .純物質(zhì)由蒸汽變成液體,必須經(jīng)過冷凝的相變化過程.錯.可以通過超臨界流體區(qū).2 .當壓力大于臨界壓力時,純物質(zhì)就以液態(tài)存在.錯.假設溫度也大于臨界溫度時,那么是超臨界流體.3 .由于分子間相互作用力的存在,實際氣體的摩爾體積一定小于同溫同壓下的理想氣體的摩爾體積,所以,理想氣體的壓縮因子Z=1,實際氣體的壓縮因子 Z<1o 錯.如溫度大于Boyle溫度時,Z>1o4 .純物質(zhì)的三相點隨著所處的壓力或溫度的不同而改變.錯.純物質(zhì)的三相平衡時,體系自由度是零,體系的狀態(tài)已經(jīng)確定.對.這是純物質(zhì)的汽5

4、 .在同一溫度下,純物質(zhì)的飽和液體與飽和蒸汽的吉氏函數(shù)相等. 液平衡準那么.6 .純物質(zhì)的平衡汽化過程, 摩爾體積、崎、熱力學能、吉氏函數(shù)的變化值均大于零.錯.只有吉氏函數(shù)的變化是零.7 . 氣體混合物的virial系數(shù),如B, C,是溫度和組成的函數(shù).對.C絕熱過程CPg - R FViRRP1U=C, 、一RRVi |仲2 尸 IPiH=CPg底一 1TP14. 1MPa=10Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg.5. 普適氣體常數(shù) R=8.314MPacmmol-1K-1 =83.14barcm3mol-1K1=8.314J mol-1K-1=1.980cal m

5、ol -1 K-1.三、填空題1.表達純物質(zhì)的汽平衡的準那么有GsvT =G/T 成GT,Vsv = GT,Vsl吉氏函數(shù)、dPs .Hvap二dT T VvapClaperyon 方程、VsvPT,VdV =PsVsv_Vsl Maxwell 等面積規(guī)那么Vsl它們吃能/不能推廣到其它類型的相平衡.2 . Lydersen > Pitzer > Lee-Kesler和Teja的三參數(shù)對應態(tài)原理的三個參數(shù)分別為Tr,Pr,Zc、T,Pr,8、,斗心和 Tr,Pr,.3 .對于純物質(zhì),一定溫度下的泡點壓力與露點壓力相同的相同/不同；一定溫度下的泡點與露點,在P T圖上是重疊的重疊/分

6、開,而在P-V圖上是分開的重疊/分開, 泡點的軌跡稱為飽和液相線,露點的軌跡稱為飽和汽相線,飽和汽、液相線與三相線所包圍的區(qū)域稱為汽液共存區(qū).純物質(zhì)汽液平衡時,壓力稱為蒸汽壓,溫度稱為沸點. 334.對于三混合物,展開PRT程常數(shù)a的表達式,a=XH yiyj JOTaj 1 -kij =i=1 j=1y1 a1+y2a2+y3a3 +2y1y2 v,a1a2(1k12)+2y2 y3 Ja2a3(1k23 )+ 2y3 y1yl a3 a1(1- k31 ),其中,下標相同的相互作用參數(shù)有k11,k22和k33,其值應為1下標不同的相互作用參數(shù)有卜12和卜21卜23和卜32、31和卜12已彳

7、乍峪221卜2332«31=峪2處理,通常它們值是如何得到從由vdW方程得整理得Boyle曲線第3章 均相封閉體系熱力學原理及其應用、是否題1.熱力學根本關系式dH=TdS+VdP適用于可逆過程.錯.不需要可逆條件,適用于只有 體積功存在的封閉體系2.當壓力趨于零時,MP _M ig0,P三0 M是摩爾性質(zhì).錯.當M= VM,不恒等于零,只有在T= Tb時,才等于零3.純物質(zhì)逸度的完整定義是,在等溫條件下,dG = RTd ln f o 錯.應該是G -G0gRTlnf/P.熔4. 當 Pt 0 時,f/Pt錯.當 Pt 0 時,f/Pr15.1P RT由于ln中= iVdP,當Pt

8、 0時,邛=1,所以,RT0 , PRT V =0.錯.從積分PRT.式看,當PT 0時,V-RT為任何值,都有 中=1；實際上,Plim V -旦_P：°. P T 工6 .吉氏函數(shù)與逸度系數(shù)的關系是GT, P GigT,P =1 =RTln邛.錯GT, P Gig T,P = 1 = RT ln f 7 .由于偏離函數(shù)是兩個等溫狀態(tài)的性質(zhì)之差,故不可能用偏離函數(shù)來計算性質(zhì)隨著溫度的變化.錯.由于：M任2尸2 M,尸1 =M T2F2-Mig丁2,口 L MTi,Pi-M igTi,Po1 M igT2F0-MigTi,Po1三、填空題1.狀態(tài)方程P(Vd ) = RT的偏離焰和偏

9、離嫡分別是P .-q P _H -Hi9 = ( V -T ； dp =1 I肛 +b-T- ldP=bP 和of H%.!p LS -S；9 +Rln = f l|- -1 d dp = f IRdp = 0 ；假設要計算 H (T2, P2 A H (T1P )P.o P：T p oF P和S?2,P2 )-S(Ti,P1還需要什么性質(zhì) 空；其計算式分別是 H(T2,P2 AHg,Pi )u H T2, P2 H i9 T2 L H Ti, P1 - H i9 Ti 1 H i9 T2 -h i9 Ti 1T-.J和= bP2 -bPiOp dT =b P2 -Pi r |C?dTTiTi

10、ST2,P2 -STi,Pi= ST2,P2-Si9T2,Pol-STi,Pi-Si9 Ti,Po 】Si9T2,P° - Si9T1,P0】P2P1T2O；9p2c?.= -Rln RlndT= -Rln dTPoPotTPiT TIl1l2. 對于混合物體系,偏離函數(shù)中參考態(tài)是與研究態(tài)同溫.同組成的理想氣體混合物.五、圖示題1 . 將以下純物質(zhì)經(jīng)歷的過程表示在P-V, lnP-H, T-S圖上(a)過熱蒸汽等溫冷凝為過冷液體；(b)過冷液體等壓加熱成過熱蒸汽；(c)飽和蒸汽可逆絕熱膨脹；(d)飽和液體恒容加熱；(e)在臨界點進行的恒溫膨脹.解:第4章非均相封閉體系熱力學-、是否題

11、1.偏 摩 爾 體 積的 定 義 可 表 不/dnV屋vVi =ni 打下 TR,.錯.因?qū)τ趥€均相敞開系統(tǒng),n一個變數(shù),即n ; ni TF-mLjO)2 .對于理想溶液,所有的混合過程性質(zhì)變化均為零.錯.V, H, U, G, G的混合過程性質(zhì)變化等于零,對S, G AW不等于零3 .對于理想溶液所有的超額性質(zhì)均為零.對.因M E = M - M is4 .體系混合過程的性質(zhì)變化與該體系相應的超額性質(zhì)是相同的.錯.同于45.理想氣體有f=P,而理想溶液有 叼=*.?is =(對.因 ?fi 為fiPxiPxiP6 .溫度和壓力相同的兩種理想氣體混合后,那么溫度和壓力不變,總體積為原來兩氣體

12、體積之和,總熱力學能為原兩氣體熱力學能之和,總嫡為原來兩氣體嫡之和.錯.總嫡不等于原來兩氣體的嫡之和7 .由于存或活度系數(shù)模型是溫度和組成的函數(shù),故理論上 工與壓力無關.錯.理論上是T, P,組成的函數(shù).只有對低壓下的液體,才近似為T和組成的函數(shù)& 純流體的汽液平衡準那么為f v=f 1 對9 .混合物體系到達汽液平衡時,總是有Ev = f? , f v = f 1 , fj = f；.錯.兩相中組分的逸度、總體逸度均不一定相等10 .理想溶液一定符合 Lewis-Randall規(guī)那么和Henry規(guī)那么.對.、填空題1. 填表偏摩爾性質(zhì)M溶液性質(zhì)M關系式M =£ xiMi1n

13、 f1n1n i2.有人提出了一定溫度下二元液體混合物的偏摩爾體積的模型是Y =乂1 +ax2% =V21十bxi,其中Vi, V2為純組分的摩爾體積,a, b為常數(shù),問所提出的模型是否有問題由Gibbs-Duhem方程得,a = x2V2 b . a,b不可酢是常數(shù).故X1V1,一提出的模型有問題；假設模型改為V =V1 +ax2b,V2 =V21 +bx；,情況又如何由Gibbs-Duhem方程得,a=V2b,故提出的模型有一定的合理性._V1_3.常溫、常壓條件下二元液相體系的溶劑組分的活度系數(shù)為1n禺=ax2 + Px3 a, P是常2二35數(shù),那么溶質(zhì)組分的活度系數(shù)表達式是1n %

14、= 2一3 x12 - Px；.2解： 由 xd In+ x2d In L = 0 ,得從x1 =0此日t尸2 =1至任意的X積分,得五、圖示題1.以下列圖中是二元體系的對稱歸一化的活度系數(shù)為,不與組成的關系局部曲線,請補全兩圖中的活度系數(shù)隨液相組成變化的曲線；指出哪一條曲線是或冕X1 ；曲線兩端點的含意；體系屬于何種偏差.10正偏差 X1而得到的.我5章我均相體系熱力學性質(zhì)計算解,以上虛線是根據(jù)活度系數(shù)的對稱歸一化和不對稱歸一化條件、是否題1 .在一定壓力下,組成相同的混合物的露點溫度和泡點溫度不可能相同.錯,在共沸點時相同2 .在1-2的體系的汽液平衡中,假設1是輕組分,2是重組分,那么y

15、1Axi , y2 <x2. 錯,假設系統(tǒng)存在共沸點,就可以出現(xiàn)相反的情況3 .在1-2的體系的汽液平衡中,假設1是輕組分,2是重組分,假設溫度一定,那么體系的壓力,隨著 X1的增大而增大.錯,理由同64 .純物質(zhì)的汽液平衡常數(shù) K等于1.對,由于x1 = y1 =15 .以下汽液平衡關系是錯誤的Pyi*v = Hi,Solvent*Xi.錯,假設i組分采用不對稱歸一化,該式為正確6 .對于理想體系,乜液平衡常數(shù)K=yi/Xi,只與T、P有關,而與組成無關.對,可以從理想體系的汽液平衡關系證實7 .對于負偏差體系,液相的活度系數(shù)總是小于1.對8 .能滿足熱力學一致性的汽液平衡數(shù)據(jù)就是高質(zhì)

16、量的數(shù)據(jù).錯9 .逸度系數(shù)也有歸一化問題. 錯錯10 . EOSF不法既可以計算混合物的汽液平衡,也能計算純物質(zhì)的汽液平衡.、填空題1 .說出以下汽液平衡關系適用的條件（1） ?v=1 無限制條件;2宵y:必為 無限制條件;3 Pyi =PiS%Xi 低壓條件下的非理想液相.2. 丙酮1-甲醇2二元體系在98.66KPa時,恒沸組成Xi=yi=0.796 ,恒沸溫度為327.6K , 此溫度下的 Rs =95.39尸秘=65.06 kPa那么van Laar方程常數(shù)是A12=0.587 , A21=0.717( van Laar方程為GERTA12 A21 X1 X2A12x1 ' A

17、21X21 .組成為x1=0.2 , x2=0.8 ,溫度為300K的二元液體的泡點組成y1的為液相的ESSGt =75n1n24nl +n2,P1 =1866,P2 =3733 Pa 0.334 .2 .假設用EO* ¥法來處理300KM的甲烷1正戊烷2體系的汽液平衡時,主要困難是P1s =25.4MPa飽和蒸氣壓太高.不易簡化； EOS+丫法對于高壓體系需矯正.3 . EOSI那么計算混合物的汽液平衡時,需要輸入的主要物性數(shù)據(jù)是TCi,巳© Ci, kj ,通常如何得到相互作用參數(shù)的值從混合物的實驗數(shù)據(jù)擬合得到.4 .由Wilson方程計算常數(shù)減壓下的汽液平衡時,需要輸

18、入的數(shù)據(jù)是Antoine常數(shù)ABC;Rackett方程常數(shù)“, ;能量參數(shù)%j -ZHi, j =1,2,N -Wilson方程的能量參數(shù)是如何得到的能從混合物的有關數(shù)據(jù)如相平衡得到.五、圖示題1描述以下二元 T -x-y圖中的變化過程 At bt Ct D ：這是一個等壓定總組成 的降溫過程.A處于汽相區(qū)、降溫到 B點時,即為露點,開始有液滴冷凝,隨著溫度的繼續(xù)下降,產(chǎn)生的液相量增加,而汽相量減少,當?shù)竭_C點,即泡點時,汽相消失,此時,液相的組成與原始汽相組成相同.繼續(xù)降溫到達D點.描述以下二元 P -x-y圖中的變化過程 At Bt Ct D :這是一等溫等壓的變組成過程.從A至ij B,是液相中輕組分1的含量增加,B點為泡點,即開始有汽泡出現(xiàn).B至C的過程中,系統(tǒng)中的輕組分增加,汽相相對于液相的量也在不斷的增加,C點為露點,C點到D點是汽相中輕組分的含量不斷增加.T=常數(shù)1.表示在P-T圖組成=0.4 上.實驗數(shù)據(jù)擬合得到,在沒有實驗數(shù)據(jù)時,近似作零處理.5. 正丁烷的偏心因子 =0.193 ,臨界