工热考试及答案

1、平衡状态:在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。2、可逆过程：系统经历某一过程后，如果能使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。3、可逆过程=准静态+没有耗散4、热力机械的可用能包括系统内部状态变化引起的热力学能可用能（热力学能火用）、系统与热源交换热量产生的热量可用能（热量火用），以及由于工质流入流出而引起的工质焓可用能（焓火用）。5、 孤立系熵增原理表示式dS.MOiso6、 热量与功的异同？（1）通过边界传递的能量；（2）过程量；（3）功传递由压力差推动，比体积变化是作功标志；热量传递由温差推动，比熵变化是传热的标志；（4）功是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量；热是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的能量。7、 熵与内能焓的区别？共同点：都属于广延量区别：（1）非平衡状态不能有确定的熵，但是仍有可确定的内能和焓（2）热力学中引入熵和能量函数（内能，焓）的目的不同，能量函数只能表明物系能量的数量，而不能表征能量质量的好坏，熵函数是和物系的状态改变能力火物系能量的质相关联的热力函数。（3）单位不同，能量函数的单位（kj）熵函数的单位（kj/k）8、 为什么内能的可用性取决于物系的初终状态和可逆过程的性质无关？答：如经某一可逆过程较之另一可逆过程所给出的功为大，则可用前者驱使物系恢复原来的状态而给出静功。但是，这里除环境外别无其他热源又不可能实现单热源热机。由此可知，经由不同可逆过程给出的功必然相等。9、 压缩因子：是相同温度和相同压力下实际气体比体积与理想气体比体积的比值，是实际气体对理想气体体积特性的修正量。

10、热力学基本关系式dU二TdS-pdV+PdNdH二TdS+Vdp+PdNdA二-SdT-pdV+PdNdG二—SdT+Vdp+PdN11、倒比关系式:；=；.二-；=；.链式关系式：日“亍日循环关系式:旨*总一二12、试推导可逆绝热过程体积随压力变化的关系式。证：取：V'门为独立变量，S是L和丁的函数，S=S依热力学第二定律，可逆绝热过程dS=0，所以写成疋一好-1sV=0应用麦克斯韦关系式，得写成疋一好-1sV=0应用麦克斯韦关系式，得定义'三三-二：士为绝热系数。从而工-'七=二上式要求在局部区域满足=-第五章定容加热时系统的温度必须 ，所以称为热稳定性条件;绝热压缩时系统的体积必须 ,所以称为力稳定性条件。平衡稳定性要求加入一定的热量，定压过程的温升 定容过程的温升；压缩一定的体积，绝热过程压力的升高 大于定温过程压力的升高。若过冷蒸汽中液滴半径r＜临界半径r，则液滴会 。c临界点具有什么哪5个性质？什么叫二级相变？与一级相变有什么区别？1根据吉布斯方程，组兀i的化学势可以表示为卩= = = = i2对于多组元混合物，M表示 ,M表示 m,i m,i3混合物中组元i的逸度f是根据组元在混合物中的 表示的，即idG=dr= ，必要条件是 i i判断题1在均匀混合物中，只有偏摩尔量才能真正代表某一组元的偏摩尔性质2偏摩尔吉布斯函数G，A，U，Hi均是组元i的化学势。()

iii简答题：分别写出热力学能U的吉布斯方程，欧拉方程和吉布斯-杜海姆方程，并说明三个方程在描述状态量之间的区别。证明题1对于均匀的混合物系，试由多组元单相吉布斯方程dG=-SdT+VdP+工卩dnii证明SEdT-VEdP+工ndGE=0ii2证明：对于理想溶液的每摩尔混合物的混合焓变△H =工x(H-H)=0m，mix ii m，i第七章一、 名词解释1、泡点温度露点温度2、多元复相系的平衡二、 填空1、相平衡条件是 用表达式表示为 多组分多相平衡条件包括 和 用表达式表示为 2、 拉乌尔定律的表达式 三、简答1、什么是相律？分别写出有无化学反应时的表达式2、 什么是共沸溶液，什么是非共沸溶液？各自的用途是什么？3、 泡点线与露点线是否可以相交？4、 什么是溶液沸点的升高现象，什么是凝固点降低现象？答案：一、1.升高；缩小。小于；大于。蒸发。二、1.(1)临界定温线上的临界点具有水平切线，［帶］=0。'V丿Tc(2)定温线在临界点有一拐点，—— =0。2V2丿tc3）在液相和气相平衡共存的区域内的所有点，包括临界点在内，比定压热容c、体积膨胀系数0和定温压缩系数K三个热力学量都是无限大，而比定容热pT容c贝U为有限值，所以比热比Y二c/c也是无限大。VPV（4） 无论从单项区通过临界点到两相区，或者从两相区过临界点到单项区，物质的性质应该连续的变化，并且临界点的热力学函数的导数不应该发生转折或不连续。（5） 饱和曲线在临界点附近应该对称于经过临界点的定容线，并且具有抛物线型，所以在临界点附近，有v”-V=V-V'，式中V''为饱和蒸气比体积，v'为cc饱和液体比体积。2.在定温定压下，如果物质相变时既无潜热、又无体积变化，因而熵也不变，这样的相变，吉布斯自由能（或化学势）及其一阶偏导数不发生变化，但相变时吉布斯自由能（或化学势）的二阶导数发生了变化，称为二级相变。而一阶相变时，吉布斯自由能不变，但吉布斯自由能的一阶偏导数必定发生有限变化。（竺） （竺） （竺） （%）dNS,P,N闫=dNS,V,Nj主j=ONT,P,Nj丰.=ON八V，Nj丰iiiii每摩尔混合物中组元i的偏摩尔性质，每摩尔纯净物的摩尔性质f化学势，RTd（Inf），lim（—）二1 判断题IV2Xm i pTOXP简答题吉布斯方程dU=TdS-PdV+工卩dNii欧拉方程 U=TS-PV+工卩Nii吉布斯-杜海姆方程SdT-VdP+》Ndy=0ii区别：吉布斯方程确定了广延性状态函数微元之间的变化关系，欧拉方程表示广延性状态函数本身和强度参数之间的变化关系，吉布斯-杜海姆方程贝表示的是强度参数微元变化量之间的关系。1证明：•/G=工n卩ii:.dG=d（工n卩）=工d（n卩）ii二ndp+卩dnii ii•・•dG=-SdT+VdP+工卩dnii・・・①-②得：SdT-VdP+工ndp=0ii对于理想溶液同理有：TOC\o"1-5"\h\zSiddT一ViddP+工ndpid=0 ④ii③—④有：(S―Sid)dT一(V―Vid)dP+n(dp―dpid)=0ii i又丁超额函数Me=M—Middp=dGdpid=dGidi i i i・•・SedT-VEdP+Yn(dG—dG)=0i i即SedT-VEdP+工nd(G—Gid)=0iii即SedT-VedP+工ndG=0iiii2证明：对于理想溶液有：fid=xfiii・lnfid=lnx+lnfTOC\o"1-5"\h\zi i i・(alnfid) (alnf)aT p,x aT p对于纯净物有：G —G0=RTln匚m,i m,i mf0ia(G.—Go"・(aInf、 (aInf0、-a和叫RT、…( L)—( 1丿=( m—)aT p aT p aT pGa(Ga(—mi-)T

aTG0a(—rnt)T

aTaaG aG0—m,i—G m,iaT m,i一 aTT^ TTGo -G Go -G m,i m,iT2dG dGom,i— m,iQT QT1

~R~mGo-G T(S -So) m,i m^L m,i m,i—(Go-TSo)-(G-TS)m,i m,i m,i m,i-Ho-H=m,i m^LRT2m把①代入②有：(Qlnfid、 (QInfo、Ho.—H( —) —( —)=—m LQT P,x QT P RT2mQlnfid Qlnf H一H即：(i) —(i)=miiQT P,x QT PRT2m又•••(呼)P,QT・・・(又•••(呼)P,QT・・・(也)QTP,—(QlnfmiQT—H丄=0・•・H—H=0m,i i:、△H =工x(H—H)=0m,mix ii m,i一、名词解释泡点温度：对液相溶液加热时，开始产生第一个气泡的状态露点温度：从溶液开始处于气液平衡状态，继续加热，温度增加，直至只剩最后一滴液滴的状态，此状态称为露点，其温度称为露点温度。多元复相系的平衡：对于多元复相系，在保持各相的温度压力一致以及每种组元在各相的摩尔数之和不变，取复相系的吉布斯函数极小时的状态。二、填空1、组分I的化学势在各相中数值相同卩1=卩2=•••=%ii i热平衡力平衡相平衡Ti=T2=・・・T申Pi=P2=•••=P申屮二屮=.••=%2、Py=xPsatiii三、简答1、相律是多组分多相平衡体系所遵循的最普遍规律，它说明确定多组分多相平衡状态所需的独立强度量的数目。无化学反应时：f=k-p+2有化学反应时：f二k-r-z-p+2k为组元数p为相数r为独立化学反映的个数z为由于化学反映伴随的约束方程数f为系统的自由度2、 共沸溶液：对一个指定的二元系统，平衡的气相和液相具有相同成分的溶液。非共沸溶液：平衡时，气相和液相的成分不同，而且随着压力和温度而变化的溶液。蒸汽压力为正偏差且具有最低共沸点的混合物常用作制冷剂，使蒸发器的压力不致过低，蒸汽压力为负偏差且具有最高共沸点的混合物常用作热泵工质，使冷凝器的压力不致过高。采用这两种措施既可以节省设备投资和运转费用，也符合环保要求。非共沸混合物可用作为冷冻设备、热泵和热机的工质，或者作为载热介质，利用其变温蒸发冷凝特性，调整组成，使相变温度和热源温度合理匹配。3、 可以，相交时表示平衡的气相和液相具有相同的成分4、 在纯溶剂中加入非挥发性溶质形成溶液时，由拉乌尔定律知溶剂的蒸汽压减少，为维持原来的蒸汽压，这将使溶液的沸腾温度必然高于纯溶剂的沸腾温度，这就是稀溶液的沸点升高现象。当稀溶液中加入不凝固的溶质时，溶剂的凝固点温度比相同压力下纯溶剂的凝固点有所下降，这就是稀溶液的凝固点下降现象。第七章生成焓：假定参考状态下所有稳定形态的元素焓值为零，定温定压条件下，元素生成化合物的反应中，在有用功为零时所释放和吸收的热量。反应度：e反应度：en—n r,max r—n—nr,maxr,min理论燃烧温度或绝热燃烧温度：燃料在等容或等压下燃烧所释放的热效应，倘若传给环境的部分为零，即实现绝热燃烧，同时燃料完全燃烧时燃烧产物所能达到的温度值即为理论燃烧温度。单相化学平衡的判据：0iii 简述平衡移动原理并分别分析温度、压力变化对化学平衡的影响？平衡移动原理：处于平衡状态的物系当外界的作用力改变而破坏物系的平衡时，物系的平衡状态将朝着削弱外界作用力改变所引起的效果的方向移动。温度对平衡的影响

对于吸热反应：温度升高平衡向左移动，K减小，减弱放热反应以削弱系统温度的升高。降低温度时，平衡向右移动，K增大，增强放热反应以削弱系统温度的降低。对于放热反应则相反。压力对平衡的影响：压力对平衡的影响与反应前后摩尔数的变化有关，对摩尔数增加的反应，提高压力，平衡朝着体积缩小的方向移动，即平衡左移，K减小。x对摩尔数较小反应，提高压力平衡向右移。减小压力则反之。对摩尔数不变的反应，压力变化不影响平衡位置。试推导反应气体定压热容的公式=工nCipi(工n)(AH)2s(1=工nCipiTOC\o"1-5"\h\z+ i e e—RT2(y+v)(v+v)r1 r2 p1 p2解：定压热容的基本公式是：C=（普）P ⑺一理想气体混合物经历如下化学反应：b）vA+vAovA+vAb）r1r1 r2r2 p1p1 p2p2混合物中起初包含nov摩尔A，nov摩尔A，noA摩尔A，nov摩尔Arr1 r1rr2 r2pP1 p1pp2 P2反应平衡时混合物总焓是：H=Ynh （c）式中ii式中n=(no+no)v(1-s)r1rp r1 en=(no+no)v (1-s)r2rpr2 en=(no+no)vsp1rp p1en=