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精品资料相等，初态和终态的温度分别为t1 和t2 ，则该过程的t2ucv dt ；同样，对于初、t1终态压力相等的过程有t2hcp dtt1。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。）二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态。2. 封闭体系中，温度是t的1mol 理想气体从 (pi， vi)等温可逆地膨胀到(pf， vf)，则所做的功为 wrevrt ln viv f(以v表示 )或wrevrt ln pfpi(以p表示 )。cp3. 封闭体系中的1mol 理想气体 (已知ig )，按下列途径由t1、p1和v1可逆地变化至p2，则a等容过程的w=0， q= c igprp2p1 t ，1u=cigprp2p1 t111c igpp2p1 t 。11b 等温过程的w=rt ln p1 ， q= rt ln p1，u=0，h=0。p2p2，h=第 2 章关系和状态方程一、是否题1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。）2. 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。）3. 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zt c、ttc 、t=t c的等温线。超临界流体pcgs/lv/sv/l三相线vv2. 试定性讨论纯液体在等压平衡汽化过程中，m（ = v 、s、g）随 t的变化（可定性作出m-t 图上的等压线来说明） 。p= 常数vsp=常数gp=常数cpp=常数t=t bt=t bt=t bt=t b六、证明题1.由式 2-29 知，流体的 boyle 曲线是关于z0 的点的轨迹。 证明 vdw 流体的 boyle 曲p t线 是 abrt v 22abvab20证明： 由z1v p trtp0得pvp0pvtvt由vdw 方程得rtartv3va0vbv 2vb 2v 3整理得 boyle 曲线abrt v 22abvab 20第 3 章 均相封闭体系热力学原理及其应用一、是否题1. 热力学基本关系式dh=tds+vdp 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, pm igt , p0 （ m 是摩尔性质） 。（错。当 mv时，不恒g0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，dgrtd lnf 。（错。应该是gigrt lnfp0等）4. 当 p0 时， fp。（错。当 p0 时， fp1 ）5. 因为 lnp1rtvdp ，当 p0 时，1 ，所以， vrt0 。（错。从积分式看，当rt 0pp0 时， vrt 为任何值，都有1 ；实际上，plimvrt0pp0pt tb6. 吉氏函数与逸度系数的关系是g t, pg igt , p1rt ln。（错g(t , p)g ig(t ,p1)rt ln f ）7. 由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。（错。因为：m t2 , p2m t1 , p1）m t2 , p2m igt2 , p0m t1 , p1m igt1 , p0m igt2 , p0m igt1, p0三、 填空题1. 状态方程p(vb)rt 的偏离焓和偏离熵分别是pighhvt0pvdprt tp0pbt r dppbp 和pss0igr lnprp00ppvdprcptp0pr dp p0 ；若要计算h t2 , p2h t1 , p1和 s t2, p2s t1, p1还需要什么性质？ig ；其计算式分别是h t2, p2h t1, p1h t2, p2h ig t2t2h t1 , p1h ig t1t2h ig th ig tp21和bp2bp1c ig dtpt1b p2p1c ig dtt1s t2 , p2s t1 , p1s t2, p2psigt2 , p0t2ps t1c ig, p1s igpt1 , p0t2 c igsigt2 , p0sigt1 , p0。r ln2p0r ln1p0p dt tt1rln2p1p dt tt12. 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。aaepelnptebbacbddcdcvhs五、图示题1. 将下列纯物质经历的过程表示在p-v， ln p-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：第 4 章 非均相封闭体系热力学一、是否题1. 偏摩尔体积的定义可表示为ivnvnit ,p, nivixit , p, x。( 错。因对于一个均相敞开系统，n是一个变数，即nnit , p , ni0 )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，cv的混合过程性质变化等于零，对s，g，a则不等于零）m3. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。因 m emis ）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）5. 理想气体有 f=p，而理想溶液有?is?isfif i xif i）i?ii 。（对。因ipxipxip6. 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 ge (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 l。（对）f?v9. 混合物体系达到汽液平衡时，总是有i?lvf,fif l ,vfli。（错。fi两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）10. 理想溶液一定符合lewis-randall规则和 henry 规则。（对。）、填空题1.填表偏摩尔性质 ( m i )溶液性质 (m)关系式 ( mxi m i )ln f?xiiln fln fxi ln f?ixiln ?ilnlnxi ln ?ilnig ertg ertx lnii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v1v1 (1ax2 ),v2v2 (1bx1 ) ，其中 v1，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，ax v2x1v12 b ， a,b 不可能是常数，故提出的模型有问题；若模型改为v1v1 (1ax 2 ),v22v2 (1bx2 ) ，情况又如何？由1gibbs-duhem方程得，av2 b ，故提出的模型有一定的合理性v1_。常温、常压条件下二元液相体系的溶剂组分的活度系数为ln1x 22x3 （2,是常数），则溶质组分的活度系数表达式是ln232322x1x1。由 x1d ln1x2d ln20 ，得d lnx1x2d lndx212dx2x1x22x23x22dx223x13xdx211从 x10 此时21 至任意的 x1 积分，得x1x12ln 123x13x2 dx2311x21x31x1022.3.解：ln五、图示题1.下图中是二元体系的对称归一化的活度系数1 ,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 x1 ；曲线两端点的含意；体系属于何种偏差。101正偏差11,201 ,20x110x11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y1x1 ，y2x 2 。（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x1y11 ）5. 下列汽液平衡关系是错误的py ?vh* x 。（错，若 i组分采用不对称归一化，该iii ,solventii式为正确）6. 对于理想体系，汽液平衡常数ki(=yi/xi)，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）9. 逸度系数也有归一化问题。（错）10. eos 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。（错）、填空题1. 说出下列汽液平衡关系适用的条件fi(1) ?vf?l 无限制条件 ；i(2) ?v y?l x 无限制条件 ；psiiii(3) (3)pyiii xi 低压条件下的非理想液相 。2.丙酮 (1)- 甲醇 (2) 二元体系在 98.66kpa 时，恒沸组成x1=y1 =0.796 ，恒沸温度为327.6k ，p1已知此温度下的s95.39, p s65.06 kpa 则 van laar方程常数是2a12 = 0.587 ，a21 = 0.717 e(已知 van laar方程为ga12a21x1x 2)rta12 x1a21 x21. 组成为 x1 =0.2 ， x2=0.8 ，温度为300k 的二元液体的泡点组成y1 的为 ( 已知液相的get75n1n2/( n1n ), p s1866 , p s3733 pa) 0.334 。1222. 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ps难是125.4mpa饱和蒸气压太高，不易简化；（ eos+ 法对于高压体系需矫正） 。3. eos 法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 , pci ,ci , kij ，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wilson 方程计算常数减压下的汽液平衡时，需要输入的数据是antoine 常数 a i,b i,c i;rackett 方程常数，；能量参数(ijii )( i, j1,2,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txy 图中的变化过程abcd ：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。ap=常数tbcd描述下列二元pxy 图中的变化过程abcd ：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