化工热力学复习最终版

1、祎简答题董1.为什么同系物的沸点和熔点随分子量的增加而增加?筮答：这是由于同系物具有相同的官能团，因此偶极距和第一电离势 大致相同，但是极化率随分子量的增大而增大，而诱导作用和色散 作用均随极化率的增大而增大，因而沸点、熔点增高，气化热和熔 化热也增加。注意：分子变大就加重，就不能灵活运动，因而需要 更高的温度是分子具有更高的动能并无关系。芈2.能否设计一套制冷实验装置获得绝对零度的低温？为什么？肄答：不能。原因：若孤立体系发生一个任意冷却过程 ，则有嫡变SA0即S2>S,Si表示初态嫡，S2表示 冷却后嫡。因为 $=S+ T-CpdT ,0 t所以S + fJdT之R + jCPdT

2、,二边消去So可得/At之&dT , 0 To t7o t 0T 7如果最终冷却温度T2要等于零，则下式必须成立，即（11pdTW0。但 是因为所有温度下的G都是正值，因此此式不可能成立，因此F=0是 不可能的。所以包含有限步骤的任何过程不能把任何体系的温度降 低到绝对零度。这就是绝对零度不能达到原理。膈3.举例说明氢键及其作用膂答：（1）分子间熔沸点升高，分子内熔沸点降低，例如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45C）比有分子间氢键的间位熔点（96C） 和对位熔点（114C）都低。（2）溶解度增大。HF和NH苑水中的 溶解度比较大，就是这个缘故。（3）粘度增大，例如甘油、磷酸等 多羟基化

3、合物，由于分子间有氢键，通常为粘稠状液体。（4）密度液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，例如液态HF,在通常条件下，除了正常简HF分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂 分子（HF）n,分子缔合的结果会影响液体的密度。箴4.根据热力学定律，谈谈怎样做到能量的合理利用?苗答：（1）防止能量无偿降级蕨（2）采用最佳推动力的选择袂（3）合理组织能量多次利用，采用能量优化利用的原则滕5. Lennard-Jones位能函数在（r=r时是什么状态?菜答：Lennard-Jones位能函数在（T时位能为零，此时吸引和排斥对位能的贡献相抵消，即排斥能和吸引能相等，此时的 （T大约等于 分子直径。辐讨论题

4、1 .2 .蜜根据所学的热力学知识，谈谈怎样做到能量的合理利用?膈答：合理用能总的原则，按照用户所需要能量的数量和质量来供给， 需要注意：（1）防止能量无偿降级：避免用高温热源加热低温物料, 或者将高压蒸汽节流降温、降压使用，增加设备的绝热保温性能。袂（2）采用最佳的工艺方案：推动力越大，速率越大，设备投资费 用可以减少，但是有效能损失增加，能耗增加。推动力减小，可减 小有效能损失，降低能耗，但要增加产量需要增加设备，投资增大 采用最佳的推动力就是这个问题的解决办法。蛔（3）合理组织能量梯次利用：化工厂许多化学反应都是放热反应, 放出的热量不仅数量大而且温度高，这些热量可以通过发热锅炉产 生高

5、压蒸汽，用来做功或者发电，最后用低压蒸汽作为加热热源使 用。即先用功再用热。热量也要按其他能级高低回收使用，原则是 用高温热源加热高温物料，中温加热中温物料，低温加热低温物料。聿2.质量为G,温度为Ti的水与同质量的温度为T2的水在等压下绝热 混合，试证明其嫡变为 2GCplnTXTL （其中Cp是水的恒压热容），并2.J1T2证明此嫡变是正值。射军码威 rtI性啮咬QS二协力二 依寺.七二G _明程绝尊反钏磬孙"7。3 .4 .墨已知某二元溶液超额自由始 戊方程GERT= Bx1X2,式中B仅为T、P的函数，试证明ln 丫1=0X2ij二蛇 r冬生7为寸L小二L一工匕飞搔.&quo

6、t;加殁迫卫小二演八 J *衿计算题1.2.肇已知某二元溶液，在 30c时，汽相可视为理想气体混合物， 液相活度系数的关系式是：lnr=0.49x22 , ln 丫2 = 0.49x；,且Pi* _ _ _ _ _=21KPa,P2 =26KPa,肄求：（1） xi=0.2时体系的总压和汽相组成。（3）薄体系是否形成恒沸物？是最大压力恒沸物还是最小压力恒沸物？ （ 12分）|；由夜相推弊式妲名;92班心=卜。2 ;卜如。&午/3砧；I-乂gK&UX+M2egx*=26部的啧由晶澈限於寄上史警二6”砒上，尸人”当拈，电国/=8 =此立相4俾嵋Ax群二闾&乂产同，6H,也由

7、际楸巾胭0他悯也-西胡牖在档建拈场即6由"二偿匕%lif nI H jLfr- ”I 1为二023工 商解 沙可啪我决帝 为二dg舞2.锅炉排出烟道气5X 105kmol/h , t=200 C,烟道气平均热容Cp=32Kj/kmol.K,T 0=298K,计算烟道气带走的热损失（Kj/h ）和 有效能损失（Kj/h ）。（ 10分）烟懑钢融卷侵生架二Pi。灯二 u 尸 7*）工则产。”南砧-啜 二28加'闻X 榭螃解限;共智二U兀。人力 二2灭/ 4炉3.4.腿合成氨系统中天然气二段转化炉的气体组成（摩尔分率）为H 56.3%,N2 22.4%, CO 12.7%, CO

8、8.3%, CH 0.3%,已知各物质标准化学有效能（bi0）分别为H 56.22 Kcal/mol , N2 0.16Kcal/mol , CO 65.81Kcal/mol , CO 4.81Kcal/mol, CH198.42Kcal/mol ,试根据式 Bn°=Z yi（b0i+RT0ln yi）,求 298.15K 时，1mol混合气的标准化学有效能。（8分）a.M）+琮c+党（如4或r>w、卜i"“十卜q幻«»即卜4簿；3时. ）士（机|6十kqG丈再4以小）叫）二r BQ。平曦xMW （八图?二十m a喟4 ?-上邯1耳位彳温需挪湍ks

9、lF,/，绅隙又"以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementd des fins personnelles; pdess fins commerciales.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途tojibko AJiajiioAe ak pTOpwenojib symaisaidyH