化工热力学 第三版 陈钟秀编-齐齐哈尔大学-化工学院-赵云鹏老师-第三章 习题.pdf

第三章第三章 习题习题 一 概念 剩余性质 是气体在真实状态下的热力学性质与在同一温度 压力下当气体处于理想状 态下热力学性质之间的差额 Poynting校正因子 将液相由压缩至p时的逸度校正值 纯物质逸度及逸度系数 对于真实气体 定义逸度fi 且表现为理想气体状态性质 逸度系数的定义 逸度与压力具有相同的单位 逸度系数是无因次的 二 问题 1 掌握热力学基本关系式 Maxwell 关系式及其应用 热力学基本关系式Maxwell 关系式 2 热力学性质的有关推导及证明 根据相律 相数 i 独立变量数 N 组分数 2 对于均相单组分的系统来说 i N 2 1 2 1 2 即热力学状态函数只要根据两个变量即可计算 真实气体的热力学性质 M M MR 对于焓和熵 H H HR S S SR 推导 在等温的条件下将上式对 P 微分 等温时的状恋变化 可以写成 S i p 1lim 0 P fi P 等温 ii flnRTddG P fi i SdTVdPdG SdTPdVdA VdPTdSdH PdVTdSdU TP TV PS VS P S T V V S T P S V P T S P V T MMM R T T T R P M P M P M 等温dP P M P M dM T T R 等温 P P T T RR dP P M P M MM 0 0 理想气体 将 T0 和 P0 下的理想气体作为参比态 参比态焓值和熵值分别用 H0 和 S0 表示 对上两式由 T0 和 P0 开始积分到 T 和 P 由上述式子知 要计算一定状态下真实气体的焓 熵值 需要有 基准态的焓 熵值 理 想气体热容 查手册或文献 真实气体 PVT 关系 PVT 实测数据 真实气体状态方程 普遍化 压缩因子 3 热力学性质的计算方法有哪几种 熟练运用 真实气体热力学性质的计算分为三种方法 关键是解决剩余焓和剩余熵 剩余焓和剩余熵的计算方法 根据 P V T 实验数据计算 状态方程法 普遍化关系法 4 为什么要引入剩余性质 描述其定义及数学表达式 引入剩余性质是为了计算真实气体的热力学性质服务的 剩余性质 R M定义 是气体在真实状态下的热力学性质与在同一温度 压力下当气体处 于理想状态下热力学性质之间的差额 数学表达式 R M M M 5 写出逸度及逸度系数的数学表达式 并解释其物理意义 纯物质逸度及逸度系数 对于真实气体 定义逸度fi 且表现为理想气体状态性质 逸度系数的定义 逸度与压力具有相同的单位 逸度系数是无因次的 物理意义 逸度 表征体系逃逸趋势 逸度系数 表征体系逃逸趋势的大小 6 逸度及逸度系数的计算方法有哪些 一 从实验数据计算逸度和逸度系数 二 从焓值和熵值计算逸度和逸度系数 三 用状态方程计算逸度和逸度系数 以 T P 为自变量的状态方程 维里方程 363 0 等温等温等温等温 P P R dP T V TVH 373 0 等温等温等温等温 P P R dP T V P R S dP P R dT T C dS P dTCdH P T T PdT CHH 0 0 0 0 0 P P lnRdT T C SS T T P R T T P R S P P RdT T C SSSS 0 0 ln 0 R T T P R HdTCHHHH 0 0 等温 ii flnRTddG 等温 ii flnRTddG 1lim 0 P fi P P fi i dP PRT V P i i 0 1 ln ii dG RT flnd 1 以 T V 为自变量的状态方程 RK 方程 SRK 方程 PR 方程 四 用普遍化关系式计算逸度和逸度系数 7 纯液体的逸度可由下式计算 试指出式中各个量的物理意义 若已知液体的温度 压力 简述上式各个量如何求取 纯液体 i 在 T 和 p 时的逸度为该温度下的逸度饱和蒸汽压 S i p 乘以校正系数 exp 8 两相系统的热力学性质计算 化工中常用的热力学性质图主要有哪些 温熵图 焓熵图 压焓图 焓浓图 9 物质热力学性质三种表示形式 方程式 图和表 的优缺点 热力学性质可以三种形式表示 方程式 图和表 优缺点 方程式可以用分析法进行微分 其结果较图解法精确 但很费时间 且有许多状态方程式 其中 的变数分离难于办到 表格能给出确定点的精确值 但要使用内插法 比较麻烦 图示法容易内插求出中间数据 对问题的形象化也有帮助 例如 某一过程若为等焓过程 沿着 等焓线就可以立即观察到它的温度和压力的变化 等焓降压到某一压力时 相应温度是多少 立即 可以从图上读出 主要缺点是精确度不高 其变量数目受到限制 RT B PRT V 1 0 ln P BBP dP RTRT 1 PVBP Z RTRT 1