化工-熱力復習題-和公式

學習必備歡迎下載學習必備歡迎下載學習必備歡迎下載一、判斷對錯1.封閉體系中有兩個相。在尚未達到平衡時，兩個相都是均相敞開體系；達到平衡時，則兩個相都等價于均相封閉體系。答：對2.理想氣體的焓和熱容僅是溫度的函數(shù)。答：對3.理想氣體的焓、熵和熱容僅是溫度的函數(shù)。答：錯4.純物質(zhì)由蒸汽變成固體，必須經(jīng)過液相。（錯。可以直接變成固體。）5.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)。）6.當壓力大于臨界壓力時，純物質(zhì)就以液態(tài)存在。（錯。若溫度也大于臨界溫度時，則是超臨界流體。）7.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（對。這是純物質(zhì)的汽液平衡準則。）8.純物質(zhì)的平衡汽化過程，摩爾體積、焓、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。）9.氣體混合物的virial系數(shù)，如B，C…，是溫度和組成的函數(shù)。（對。）10.在壓力趨于零的極限條件下，所有的流體將成為簡單流體。(錯。簡單流體系指一類非極性的球形流體，如Ar等，與所處的狀態(tài)無關(guān)。)11.體系經(jīng)過一絕熱可逆過程，其熵沒有變化。(對。)11.吸熱過程一定使體系熵增，反之，熵增過程也是吸熱的。（錯。如一個吸熱的循環(huán)，熵變?yōu)榱悖?2.熱力學基本關(guān)系式dH=TdS+VdP只適用于可逆過程。（錯。不需要可逆條件，適用于只有體積功存在的封閉體系）13.象dU=TdS-PdV等熱力學基本方程只能用于氣體，而不能用于液體或固相。（錯。能用于任何相態(tài)）14.當壓力趨于零時，（是摩爾性質(zhì)）。（錯。當M＝V時，不恒等于零，只有在T＝TB時，才等于零）15.純物質(zhì)逸度的完整定義是，在等溫條件下，。（錯。）16.理想氣體的狀態(tài)方程是PV=RT，若其中的壓力P用逸度f代替后就成為了真實流體狀態(tài)方程。（錯。因為逸度不是這樣定義的）17.當時，。（錯。當時，）18.逸度與壓力的單位是相同的。（對）19.吉氏函數(shù)與逸度系數(shù)的關(guān)系是。（錯）20.由一個優(yōu)秀的狀態(tài)方程，就可以計算所有的均相熱力學性質(zhì)隨著狀態(tài)的變化。（錯。還需要模型）21.在一定溫度和壓力下的理想溶液的組分逸度與其摩爾分數(shù)成正比。（對。即）22.理想氣體混合物就是一種理想溶液。（對）23.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，CP，CV的混合過程性質(zhì)變化等于零，對S，G，A則不等于零）24.理想溶液中所有組分的活度系數(shù)為零。（錯。理想溶液的活度系數(shù)為1）25.體系混合過程的性質(zhì)變化與該體系相應(yīng)的超額性質(zhì)是相同的。（錯。V，H，U，CP，CV的混合過程性質(zhì)變化與該體系相應(yīng)的超額性質(zhì)是相同的，對S，G，A則不相同）26.對于理想溶液的某一容量性質(zhì)M，則。（錯，對于V，H，U，CP，CV有，對于S，G，A則）27.理想氣體有f=P，而理想溶液有。（對。因）28.溫度和壓力相同的兩種理想氣體混合后，則溫度和壓力不變，總體積為原來兩氣體體積之和，總熱力學能為原兩氣體熱力學能之和，總熵為原來兩氣體熵之和。（錯?？傡夭坏扔谠瓉韮蓺怏w的熵之和）29.溫度和壓力相同的兩種純物質(zhì)混合成理想溶液，則混合過程的溫度、壓力、焓、熱力學能、吉氏函數(shù)的值不變。（錯。吉氏函數(shù)的值要發(fā)生變化）30.因為GE(或活度系數(shù))模型是溫度和組成的函數(shù)，故理論上與壓力無關(guān)。（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)）31.在常溫、常壓下，將10cm3的液體水與20cm3的液體甲醇混合后，其總體積為30（錯。混合過程的體積變化不等于零）32.純流體的汽液平衡準則為fv=fl。（對）33.混合物體系達到汽液平衡時，總是有。（錯。兩相中組分的逸度、總體逸度均不一定相等）34.均相混合物的總性質(zhì)與純組分性質(zhì)之間的關(guān)系總是有。（錯。應(yīng)該用偏摩爾性質(zhì)來表示）35.對于二元混合物體系，當在某濃度范圍內(nèi)組分2符合Henry規(guī)則，則在相同的濃度范圍內(nèi)組分1符合Lewis-Randall規(guī)則。（對。）36.理想溶液一定符合Lewis-Randall規(guī)則和Henry規(guī)則。（對。）37.符合Lewis-Randall規(guī)則或Henry規(guī)則的溶液一定是理想溶液。（錯，如非理想稀溶液。）38.混合物汽液相圖中的泡點曲線表示的是飽和汽相，而露點曲線表示的是飽和液相。（錯）39.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）40.在（1）-（2）的體系的汽液平衡中，若（1）是輕組分，（2）是重組分，則，。（錯，若系統(tǒng)存在共沸點，就可以出現(xiàn)相反的情況）41.純物質(zhì)的汽液平衡常數(shù)K等于1。（對，因為）42.EOS法只能用于高壓相平衡計算，EOS＋法只能用于常減壓下的汽液平衡計算。（錯，EOS法也能用于低壓下，EOS＋法原則上也能用于加壓條件下）43.virial方程結(jié)合一定的混合法則后，也能作為EOS法計算汽液平衡的模型。（錯，該方程不能用汽液兩相）44.對于負偏差體系，液相的活度系數(shù)總是小于1。（對）48.EOS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。（對）46.EOS＋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。（錯）二、選擇題1.對于內(nèi)能是體系的狀態(tài)的單值函數(shù)概念的錯誤理解是:A體系處于一定的狀態(tài),具有一定的內(nèi)能B對應(yīng)于某一狀態(tài),內(nèi)能只能有一數(shù)值,不能有兩個以上的數(shù)值C狀態(tài)發(fā)生變化,內(nèi)能也一定跟著變化D對應(yīng)于一個內(nèi)能值,可以有多個狀態(tài)答：C。如果是理想氣體的等溫過程，雖然體系的始態(tài)和終態(tài)變了，但△U=0。2.真實氣體在的條件下，其行為與理想氣體相近。A高溫高壓B低溫低壓C低溫高壓D高溫低壓答：D。高溫或低壓下的真實氣體，其行為與理想氣體接近。3.下列各式中哪一個不受理想氣體條件的限制A△H=△U+P△VBCPm-CVm=RC=常數(shù)DW=nRTln（V2╱V1）答：A4.對封閉體系而言，當過程的始態(tài)和終態(tài)確定后，下列哪項的值不能確定:AQBQ+W,UCW（Q=0）,UDQ（W=0）,U答：A。因為Q不是狀態(tài)函數(shù)，雖然始態(tài)和終態(tài)確定，但未說明具體過程，故Q值不能確定。5.指定溫度下的純物質(zhì)，當壓力低于該溫度下的飽和蒸汽壓時，則氣體的狀態(tài)為（）(C。參考P－V圖上的亞臨界等溫線。)A.飽和蒸汽B.超臨界流體C.過熱蒸汽6.對于純物質(zhì)，一定溫度下的泡點壓力與露點壓力是(A)A相同的B不同的7.泡點的軌跡稱為(A)A飽和液相線B飽和汽相線8.露點的軌跡稱為(B)A飽和液相線B飽和汽相線9.對于混合物，PR方程常數(shù)a的表達式中的相互作用參數(shù)kij，i＝j(luò)時，其值(A)A為1B為0C從實驗數(shù)據(jù)擬合得到，在沒有實驗數(shù)據(jù)時，近似作零處理10.對于混合物，PR方程常數(shù)a的表達式中的相互作用參數(shù)kij，i≠j時，其值(C)A為1B為0C10.欲找到活度系數(shù)與組成的關(guān)系，已有下列二元體系的活度系數(shù)表達式，為常數(shù)，請決定每一組的可接受性。（D）ABCD11.二元氣體混合物的摩爾分數(shù)y1=0.3，在一定的T，P下，，則此時混合物的逸度系數(shù)為。（C）A0.9097B0.89827C0.8979D0.909212.汽液平衡關(guān)系的適用的條件（A）A無限制條件B低壓條件下的非理想液相C理想氣體和理想溶液D理想溶液和非理想氣體13.汽液平衡關(guān)系的適用的條件（A）A無限制條件B低壓條件下的非理想液相C理想氣體和理想溶液D理想溶液和非理想氣體14.汽液平衡關(guān)系的適用的條件（B）A無限制條件B低壓條件下的非理想液相C理想氣體和理想溶液D理想溶液和非理想氣體15.汽液平衡關(guān)系的適用的條件（C）A無限制條件B低壓條件下的非理想液相C理想氣體和理想溶液D理想溶液和非理想氣體三、問答題1.為什么要研究流體的pVT關(guān)系？2.偏心因子的概念是什么？為什么要提出這個概念？它可以直接測量嗎？3.簡述三參數(shù)對用狀態(tài)原理。4.簡述對應(yīng)狀態(tài)原理。5.如何理解混合規(guī)則？為什么要提出這個概念？寫出混合物臨界參數(shù)的混合規(guī)則。6.寫出敞開物系熱力學性質(zhì)的基本關(guān)系式7.如何理解剩余性質(zhì)？為什么要提出這個概念？8.寫出二組元物系的Gibbs-Duhem方程，并說明其用途。9.討論偏摩爾性質(zhì)和超額性質(zhì)這三個概念在化工熱力學中各起的作用。10.工程上恒壓熱熔和恒容熱熔是怎樣定義的？12、理想氣體的熱熔與真是氣體的熱熔有什么區(qū)別？13、為什么不能用計算理想氣體的焓、熵公式計算真實氣體的焓和熵？14、真實氣體焓、熵的計算方法與理想氣體焓、熵的計算有什么不同？15、敞開物系和封閉物系熱力學關(guān)系式有啥區(qū)別？16、寫出偏摩爾性質(zhì)的定義式，你是怎樣理解的？為什么要引入這個定義？17、偏摩爾性質(zhì)有哪些計算方法？18、寫出純物質(zhì)、混合物、混合物中組分的逸度和逸度系數(shù)的定義式。19、寫出混合物組分逸度系數(shù)的計算公式，并說明用這些公式計算組分逸度系數(shù)的步驟。20、寫出混合物逸度和逸度系數(shù)與組分逸度和逸度系數(shù)的關(guān)系式。21、寫出用RK方程計算混合物逸度系數(shù)的計算步驟?；蛘哒f如何用RK方程計算混合物逸度系數(shù)？22、理想溶液和理想氣體混合物的概念。23、標準態(tài)逸度的概念，怎樣選擇標準態(tài)？24、活度和活度系數(shù)的定義。25、混合性質(zhì)的定義及意義。26、超額性質(zhì)的定義。27、超額性質(zhì)和混合性質(zhì)的關(guān)系。28、超額性質(zhì)與活度系數(shù)是怎樣關(guān)聯(lián)的？29、正規(guī)溶液和無熱溶液模型。30、為什么超額性質(zhì)是偏摩爾性質(zhì)？31、Wilson方程的優(yōu)點和缺點。32、相對于Wilson方程NRTL和UNIQUAC方程有何特點？四、計算題第三章：1．試運用適當?shù)钠毡榛P(guān)系計算1mol的1，3-丁二烯從2533.13kPa和400K壓縮到12665.63kPa和550K時的焓變和熵變。已知1，3-丁二烯在理想氣體狀態(tài)時的定壓摩爾熱容為：=）解：由附錄查出1，3-丁二烯的臨界常數(shù)和偏心因子為，，則， 查圖可知，狀態(tài)①時使用Pitzer對比第二維里系數(shù)普遍化關(guān)聯(lián)式較為合適，則下面再求理想氣體狀態(tài)下的恒壓焓變與熵變。1，3-丁二烯在理想氣體狀態(tài)時的定壓摩爾熱容為：=）則=17151J/mol=36.32J/因為理想氣體的焓僅是溫度的函數(shù)，則=0對理想氣體有得而剩余性質(zhì)可由普遍化熱力學性質(zhì)表得到：，則剩余性質(zhì)可由普遍化熵差圖查得，則狀態(tài)②的壓縮因子可由教材圖2-7和圖2-8的普遍化壓縮因子圖查得，則最后得到=12089（J/mol）=16.752．試計算1mol丙烯在410K和5471.55kPa下的V，U，S，F(xiàn)及G。取丙烯蒸汽在101.33kPa和0℃時的焓和熵為零。解：由附錄查得丙烯的臨界參數(shù)和偏心因子為：,,取丙烯蒸汽在101.33kPa和0℃的狀態(tài)為參比態(tài)，其焓和熵為零。先求丙烯蒸汽在101.33kPa和410K時的熱力學性質(zhì)。由下式得：=8598（J/mol）由式下面再求丙烯蒸汽在5471.55kPa和410K時的熱力學性質(zhì)。利用下式：已知，可以查得則故利用下式：由，查圖得=0.75，=0.40則所以：由，查圖得=0.675，=0.10則故丙烯蒸汽在410K和5471.55kPa時的摩爾體積為同時有3、計算1.013MPa、453K的飽和苯蒸氣的剩余焓和剩余熵，已知解：（1）剩余焓計算：（2）剩余熵計算：第四章：1.在一定T，P下，二元混合物的焓為其中，a=15000，b=20000，c=-20000單位均為Jmol-1，求(a)；（b）。解：（a） （b） 2.在一定的溫度和常壓下，二元溶液中的組分1的偏摩爾焓如服從下式，并已知純組分的焓是H1，H2，試求出和H表達式。解： 積分上式得到： 所以3.298.15K，若干NaCl(B)溶解于1kg水(A)中形成的溶液的總體積的關(guān)系為(cm3)。求=0.5mol時，水和NaCl的偏摩爾。解： 當mol時，18.62cm3mol-1 且，1010.35cm3由于，mol 所以，4.由實驗測得在101.33kPa下，0.522（摩爾分數(shù)）甲醇（1）和0.418水（2）的混合物的露點為354.8K，查得第二維里系數(shù)數(shù)據(jù)如下表所示，試求混合蒸汽中甲醇和水的逸度系數(shù)。y1露點/KB11/cm3/molB22/cm3/molB12/cm3/mol0.582354.68-981-559-784解：二元混合物的第二維里系數(shù)可由已知數(shù)據(jù)得到，即由下式計算逸度系數(shù)：式中p=101.33kPa,T=354.8K則甲醇的分逸度系數(shù)為故=0.958水的分逸度系數(shù)為故=0.9895.設(shè)有一含20%（摩爾分數(shù)）A，35%B和45%C的三元氣體混合物。已知在體系壓力6079.5kPa及348.2K下混合物中組分A，B和C的逸度系數(shù)分別為0.7，0.6和0.9，試計算該混合物的逸度。解：由混合物逸度系數(shù)與組分分逸度系數(shù)的關(guān)系知故=4515.2（kPa）6.用PR方程計算2026.5kPa和344.05K的下列丙烯（1）－異丁烷（2）汽相體系的摩爾體積、組分逸度和總逸度。（a）的液相；（b）的氣相。（設(shè)）（不必計算結(jié)果，要求寫求解步驟，說明每一步驟所用到的公式以及公式中參數(shù)的獲得方法）解：參考課件上的例題7.二元氣體混合物的和，求。解：8.常壓下的三元氣體混合物的，求等摩爾混合物的。解：同樣得組分逸度分別是9.三元混合物的各組分摩爾分數(shù)分別0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各組分的逸度系數(shù)分別是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。解： 10.已知40℃和7.09MPa下，二元混合物的(f：MPa)，求（a）時的；（b）解：（a） 同樣得：(b)，所以同樣得： ，所以11.已知環(huán)己烷（1）－苯（2）體系在40℃時的超額吉氏函數(shù)是和kPa，求:解：由于是的偏摩爾性質(zhì)，由偏摩爾性質(zhì)的定義知 同樣得到同樣得12.已知苯（1）－環(huán)己烷（2）液體混合物在303K和101.3kPa下的摩爾體積是（cm3mol-1），試求此條件下的（a）；(b)；(c)解：（a）(b)由混合過程性質(zhì)變定義得到：（c）由超額性質(zhì)與混合性質(zhì)的關(guān)系式得到：13.設(shè)已知乙醇（1）-甲苯（2）二元體系在某一氣液平衡狀態(tài)下的實測數(shù)據(jù)為t=45℃，p=24.4kPa，x1=0.300，y1=0.634，并已知組分1和組分2在45℃下的飽和蒸汽壓為，。試采用低壓下氣液平衡所常用的假設(shè)，求液相活度系數(shù)和；液相的GE/RT‘液相的△G/RT；與理想溶液想比，該溶液具有正偏差還是負偏差？解：（1）低壓下的氣液平衡計算常假設(shè)氣相為理想氣體，此時有（1）（2）（2）用活度系數(shù)可將超額Gibbs自由能表示為（3）將式（1），（2）值帶入式（3），得GE/RT=0.408（3）超額Gibbs自由能的定義為GE=△G－△Gid（4）而（5）故（6）代入數(shù)值計算后得(7)由于活度系數(shù)均大于1，故與理想溶液想比，該溶液具有正偏差。13.某二組元混合物在恒定溫度和壓力下的焓可用下式表示：14、某二元液體混合物在293K和0.10133MPa下的焓可用下式表示：確定在該溫度、壓力狀態(tài)下(1)用x1表示的(2)純組分焓H1和H2的數(shù)值；(3)無限稀溶液的偏摩爾焓的數(shù)值。解：用x2=1-x1代入(A)式，并化簡得：(1)用x1表示的(2)純組分焓H1和H2的數(shù)值；(3)無限稀溶液的偏摩爾焓的數(shù)值。15.在25°16.乙醇（1）—甲苯（2）二元系統(tǒng)的氣液平衡實驗測得如下數(shù)據(jù)：18.對于二元液體溶液，其各組元在化學上沒有太大的區(qū)別，并且具有相差不大的分子體積時，其超額自由焓在定溫定壓條件下能夠表示成為組成的函數(shù)：第七章：1、氯仿（1）-乙醇（2）二元體系，55℃55℃求：（1）該體系在55℃時P-x-y數(shù)據(jù)；（2）該物系有恒沸點，確定恒沸組成和恒沸壓力。解：（1）x1=0.1,x2=0.9（2）若恒沸點時y1=x1,,y2=x2解得：x1=0.848,x2=0.1522、見課件：例題，7-23、中低壓下計算汽液平衡的公式為請詳細說明公式中各項的計算方法，說明所用計算公式中參數(shù)（數(shù)據(jù)）的來源。答：（1）純組分飽和蒸汽壓的計算：采用Antoine方程計算，寫出公式；需要安托尼常數(shù)，可從手冊中查到各物質(zhì)的安托尼常數(shù)。（2）純組汽相分逸度計算可通過狀態(tài)方程法或?qū)Ρ葢B(tài)法計算。壓力不高時：采用舍項維里方程，需要各組分純物質(zhì)的B值，可從手冊中查到。壓力較高時：采用RK方程計算，計算方程中的兩個混合常數(shù)時需要知道各純物質(zhì)的臨界溫度、壓力和體積。（3）汽相混合物組分逸度的計算用狀態(tài)方程法或?qū)Ρ葢B(tài)法（只有缺乏使用的狀態(tài)方程時采用對比態(tài)法）壓力不高時：采用舍項維里方程，計算公式中維里系數(shù)B的混合規(guī)則，需要知道純物質(zhì)的第二維里系數(shù)B的值，可從手冊中查到。壓力較高時：采用RK方程計算，計算公式中，計算混合常數(shù)a、b時需要知道各純物質(zhì)的臨界參數(shù)如臨界溫度、壓力和偏心因子。（4）液相中各組分活度系數(shù)的計算計算各組分的活度系數(shù)需要活度系數(shù)與組成的關(guān)系式。首先考慮物系的相互溶解度。如果發(fā)現(xiàn)部分互溶，應(yīng)該用NRTL或UNIQAC方程，方程中的兩個參數(shù)用擬合汽液平衡數(shù)據(jù)得到。如果組分之間完全互溶，則選擇Wilson方程，需要知道威爾遜參數(shù)，可從手冊中查得。4、汽液平衡的計算可用狀態(tài)方程法，其計算公式為請詳細說明公式中的計算方法，包括使用方程的類型、方程中數(shù)據(jù)的來源，并說明狀態(tài)方程法計算汽液平衡的優(yōu)缺點。答：用下面計算逸度系數(shù)的通式使用上式，關(guān)鍵要求出，應(yīng)由PVT關(guān)系求解；此外還要求出Z，V，也要由PVT關(guān)系求得。目前可以使用的方程有PR方程、BWR方程。使用這兩個狀態(tài)方程都需要相應(yīng)的混合規(guī)則求方程中的混合常數(shù)，因此，都需要各純物質(zhì)和混合物的臨界參數(shù)。優(yōu)點：兩相都用逸度系數(shù)，避開了標