工熱考試及答案

1、平衡狀態(tài):在不受外界影響的條件下（重力場(chǎng)除外），如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。2、可逆過(guò)程：系統(tǒng)經(jīng)歷某一過(guò)程后，如果能使系統(tǒng)與外界同時(shí)恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡，則此過(guò)程為可逆過(guò)程。3、可逆過(guò)程=準(zhǔn)靜態(tài)+沒(méi)有耗散4、熱力機(jī)械的可用能包括系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變化引起的熱力學(xué)能可用能（熱力學(xué)能火用）、系統(tǒng)與熱源交換熱量產(chǎn)生的熱量可用能（熱量火用），以及由于工質(zhì)流入流出而引起的工質(zhì)焓可用能（焓火用）。5、 孤立系熵增原理表示式dS.MOiso6、 熱量與功的異同？（1）通過(guò)邊界傳遞的能量；（2）過(guò)程量；（3）功傳遞由壓力差推動(dòng)，比體積變化是作功標(biāo)志；熱量傳遞由溫差推動(dòng)，比熵變化是傳熱的標(biāo)志；（4）功是物系間通過(guò)宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)發(fā)生相互作用傳遞的能量；熱是物系間通過(guò)紊亂的微粒運(yùn)動(dòng)發(fā)生相互作用而傳遞的能量。7、 熵與內(nèi)能焓的區(qū)別？共同點(diǎn)：都屬于廣延量區(qū)別：（1）非平衡狀態(tài)不能有確定的熵，但是仍有可確定的內(nèi)能和焓（2）熱力學(xué)中引入熵和能量函數(shù)（內(nèi)能，焓）的目的不同，能量函數(shù)只能表明物系能量的數(shù)量，而不能表征能量質(zhì)量的好壞，熵函數(shù)是和物系的狀態(tài)改變能力火物系能量的質(zhì)相關(guān)聯(lián)的熱力函數(shù)。（3）單位不同，能量函數(shù)的單位（kj）熵函數(shù)的單位（kj/k）8、 為什么內(nèi)能的可用性取決于物系的初終狀態(tài)和可逆過(guò)程的性質(zhì)無(wú)關(guān)？答：如經(jīng)某一可逆過(guò)程較之另一可逆過(guò)程所給出的功為大，則可用前者驅(qū)使物系恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)而給出靜功。但是，這里除環(huán)境外別無(wú)其他熱源又不可能實(shí)現(xiàn)單熱源熱機(jī)。由此可知，經(jīng)由不同可逆過(guò)程給出的功必然相等。9、 壓縮因子：是相同溫度和相同壓力下實(shí)際氣體比體積與理想氣體比體積的比值，是實(shí)際氣體對(duì)理想氣體體積特性的修正量。

10、熱力學(xué)基本關(guān)系式dU二TdS-pdV+PdNdH二TdS+Vdp+PdNdA二-SdT-pdV+PdNdG二—SdT+Vdp+PdN11、倒比關(guān)系式:；=；.二-；=；.鏈?zhǔn)疥P(guān)系式：日“亍日循環(huán)關(guān)系式:旨*總一二12、試推導(dǎo)可逆絕熱過(guò)程體積隨壓力變化的關(guān)系式。證：?。篤'門(mén)為獨(dú)立變量，S是L和丁的函數(shù)，S=S依熱力學(xué)第二定律，可逆絕熱過(guò)程dS=0，所以寫(xiě)成疋一好-1sV=0應(yīng)用麥克斯韋關(guān)系式，得寫(xiě)成疋一好-1sV=0應(yīng)用麥克斯韋關(guān)系式，得定義'三三-二：士為絕熱系數(shù)。從而工-'七=二上式要求在局部區(qū)域滿(mǎn)足=-第五章定容加熱時(shí)系統(tǒng)的溫度必須 ，所以稱(chēng)為熱穩(wěn)定性條件;絕熱壓縮時(shí)系統(tǒng)的體積必須 ,所以稱(chēng)為力穩(wěn)定性條件。平衡穩(wěn)定性要求加入一定的熱量，定壓過(guò)程的溫升 定容過(guò)程的溫升；壓縮一定的體積，絕熱過(guò)程壓力的升高 大于定溫過(guò)程壓力的升高。若過(guò)冷蒸汽中液滴半徑r＜臨界半徑r，則液滴會(huì) 。c臨界點(diǎn)具有什么哪5個(gè)性質(zhì)？什么叫二級(jí)相變？與一級(jí)相變有什么區(qū)別？1根據(jù)吉布斯方程，組兀i的化學(xué)勢(shì)可以表示為卩= = = = i2對(duì)于多組元混合物，M表示 ,M表示 m,i m,i3混合物中組元i的逸度f(wàn)是根據(jù)組元在混合物中的 表示的，即idG=dr= ，必要條件是 i i判斷題1在均勻混合物中，只有偏摩爾量才能真正代表某一組元的偏摩爾性質(zhì)2偏摩爾吉布斯函數(shù)G，A，U，Hi均是組元i的化學(xué)勢(shì)。()

iii簡(jiǎn)答題：分別寫(xiě)出熱力學(xué)能U的吉布斯方程，歐拉方程和吉布斯-杜海姆方程，并說(shuō)明三個(gè)方程在描述狀態(tài)量之間的區(qū)別。證明題1對(duì)于均勻的混合物系，試由多組元單相吉布斯方程dG=-SdT+VdP+工卩dnii證明SEdT-VEdP+工ndGE=0ii2證明：對(duì)于理想溶液的每摩爾混合物的混合焓變△H =工x(H-H)=0m，mix ii m，i第七章一、 名詞解釋1、泡點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度2、多元復(fù)相系的平衡二、 填空1、相平衡條件是 用表達(dá)式表示為 多組分多相平衡條件包括 和 用表達(dá)式表示為 2、 拉烏爾定律的表達(dá)式 三、簡(jiǎn)答1、什么是相律？分別寫(xiě)出有無(wú)化學(xué)反應(yīng)時(shí)的表達(dá)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、 泡點(diǎn)線(xiàn)與露點(diǎn)線(xiàn)是否可以相交？4、 什么是溶液沸點(diǎn)的升高現(xiàn)象，什么是凝固點(diǎn)降低現(xiàn)象？答案：一、1.升高；縮小。小于；大于。蒸發(fā)。二、1.(1)臨界定溫線(xiàn)上的臨界點(diǎn)具有水平切線(xiàn)，［帶］=0。'V丿Tc(2)定溫線(xiàn)在臨界點(diǎn)有一拐點(diǎn)，—— =0。2V2丿tc3）在液相和氣相平衡共存的區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)，包括臨界點(diǎn)在內(nèi)，比定壓熱容c、體積膨脹系數(shù)0和定溫壓縮系數(shù)K三個(gè)熱力學(xué)量都是無(wú)限大，而比定容熱pT容c貝U為有限值，所以比熱比Y二c/c也是無(wú)限大。VPV（4） 無(wú)論從單項(xiàng)區(qū)通過(guò)臨界點(diǎn)到兩相區(qū)，或者從兩相區(qū)過(guò)臨界點(diǎn)到單項(xiàng)區(qū)，物質(zhì)的性質(zhì)應(yīng)該連續(xù)的變化，并且臨界點(diǎn)的熱力學(xué)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)不應(yīng)該發(fā)生轉(zhuǎn)折或不連續(xù)。（5） 飽和曲線(xiàn)在臨界點(diǎn)附近應(yīng)該對(duì)稱(chēng)于經(jīng)過(guò)臨界點(diǎn)的定容線(xiàn)，并且具有拋物線(xiàn)型，所以在臨界點(diǎn)附近，有v”-V=V-V'，式中V''為飽和蒸氣比體積，v'為cc飽和液體比體積。2.在定溫定壓下，如果物質(zhì)相變時(shí)既無(wú)潛熱、又無(wú)體積變化，因而熵也不變，這樣的相變，吉布斯自由能（或化學(xué)勢(shì)）及其一階偏導(dǎo)數(shù)不發(fā)生變化，但相變時(shí)吉布斯自由能（或化學(xué)勢(shì)）的二階導(dǎo)數(shù)發(fā)生了變化，稱(chēng)為二級(jí)相變。而一階相變時(shí)，吉布斯自由能不變，但吉布斯自由能的一階偏導(dǎo)數(shù)必定發(fā)生有限變化。（竺） （竺） （竺） （%）dNS,P,N閆=dNS,V,Nj主j=ONT,P,Nj豐.=ON八V，Nj豐iiiii每摩爾混合物中組元i的偏摩爾性質(zhì)，每摩爾純凈物的摩爾性質(zhì)f化學(xué)勢(shì)，RTd（Inf），lim（—）二1 判斷題IV2Xm i pTOXP簡(jiǎn)答題吉布斯方程dU=TdS-PdV+工卩dNii歐拉方程 U=TS-PV+工卩Nii吉布斯-杜海姆方程SdT-VdP+》Ndy=0ii區(qū)別：吉布斯方程確定了廣延性狀態(tài)函數(shù)微元之間的變化關(guān)系，歐拉方程表示廣延性狀態(tài)函數(shù)本身和強(qiáng)度參數(shù)之間的變化關(guān)系，吉布斯-杜海姆方程貝表示的是強(qiáng)度參數(shù)微元變化量之間的關(guān)系。1證明：?/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對(duì)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又丁超額函數(shù)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證明：對(duì)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對(duì)于純凈物有：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、名詞解釋泡點(diǎn)溫度：對(duì)液相溶液加熱時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生第一個(gè)氣泡的狀態(tài)露點(diǎn)溫度：從溶液開(kāi)始處于氣液平衡狀態(tài)，繼續(xù)加熱，溫度增加，直至只剩最后一滴液滴的狀態(tài)，此狀態(tài)稱(chēng)為露點(diǎn)，其溫度稱(chēng)為露點(diǎn)溫度。多元復(fù)相系的平衡：對(duì)于多元復(fù)相系，在保持各相的溫度壓力一致以及每種組元在各相的摩爾數(shù)之和不變，取復(fù)相系的吉布斯函數(shù)極小時(shí)的狀態(tài)。二、填空1、組分I的化學(xué)勢(shì)在各相中數(shù)值相同卩1=卩2=???=%ii i熱平衡力平衡相平衡Ti=T2=???T申P(guān)i=P2=???=P申屮二屮=.??=%2、Py=xPsatiii三、簡(jiǎn)答1、相律是多組分多相平衡體系所遵循的最普遍規(guī)律，它說(shuō)明確定多組分多相平衡狀態(tài)所需的獨(dú)立強(qiáng)度量的數(shù)目。無(wú)化學(xué)反應(yīng)時(shí)：f=k-p+2有化學(xué)反應(yīng)時(shí)：f二k-r-z-p+2k為組元數(shù)p為相數(shù)r為獨(dú)立化學(xué)反映的個(gè)數(shù)z為由于化學(xué)反映伴隨的約束方程數(shù)f為系統(tǒng)的自由度2、 共沸溶液：對(duì)一個(gè)指定的二元系統(tǒng)，平衡的氣相和液相具有相同成分的溶液。非共沸溶液：平衡時(shí)，氣相和液相的成分不同，而且隨著壓力和溫度而變化的溶液。蒸汽壓力為正偏差且具有最低共沸點(diǎn)的混合物常用作制冷劑，使蒸發(fā)器的壓力不致過(guò)低，蒸汽壓力為負(fù)偏差且具有最高共沸點(diǎn)的混合物常用作熱泵工質(zhì)，使冷凝器的壓力不致過(guò)高。采用這兩種措施既可以節(jié)省設(shè)備投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也符合環(huán)保要求。非共沸混合物可用作為冷凍設(shè)備、熱泵和熱機(jī)的工質(zhì)，或者作為載熱介質(zhì)，利用其變溫蒸發(fā)冷凝特性，調(diào)整組成，使相變溫度和熱源溫度合理匹配。3、 可以，相交時(shí)表示平衡的氣相和液相具有相同的成分4、 在純?nèi)軇┲屑尤敕菗]發(fā)性溶質(zhì)形成溶液時(shí)，由拉烏爾定律知溶劑的蒸汽壓減少，為維持原來(lái)的蒸汽壓，這將使溶液的沸騰溫度必然高于純?nèi)軇┑姆序v溫度，這就是稀溶液的沸點(diǎn)升高現(xiàn)象。當(dāng)稀溶液中加入不凝固的溶質(zhì)時(shí)，溶劑的凝固點(diǎn)溫度比相同壓力下純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)有所下降，這就是稀溶液的凝固點(diǎn)下降現(xiàn)象。第七章生成焓：假定參考狀態(tài)下所有穩(wěn)定形態(tài)的元素焓值為零，定溫定壓條件下，元素生成化合物的反應(yīng)中，在有用功為零時(shí)所釋放和吸收的熱量。反應(yīng)度：e反應(yīng)度：en—n r,max r—n—nr,maxr,min理論燃燒溫度或絕熱燃燒溫度：燃料在等容或等壓下燃燒所釋放的熱效應(yīng)，倘若傳給環(huán)境的部分為零，即實(shí)現(xiàn)絕熱燃燒，同時(shí)燃料完全燃燒時(shí)燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的溫度值即為理論燃燒溫度。單相化學(xué)平衡的判據(jù)：0iii 簡(jiǎn)述平衡移動(dòng)原理并分別分析溫度、壓力變化對(duì)化學(xué)平衡的影響？平衡移動(dòng)原理：處于平衡狀態(tài)的物系當(dāng)外界的作用力改變而破壞物系的平衡時(shí)，物系的平衡狀態(tài)將朝著削弱外界作用力改變所引起的效果的方向移動(dòng)。溫度對(duì)平衡的影響

對(duì)于吸熱反應(yīng)：溫度升高平衡向左移動(dòng)，K減小，減弱放熱反應(yīng)以削弱系統(tǒng)溫度的升高。降低溫度時(shí)，平衡向右移動(dòng)，K增大，增強(qiáng)放熱反應(yīng)以削弱系統(tǒng)溫度的降低。對(duì)于放熱反應(yīng)則相反。壓力對(duì)平衡的影響：壓力對(duì)平衡的影響與反應(yīng)前后摩爾數(shù)的變化有關(guān)，對(duì)摩爾數(shù)增加的反應(yīng)，提高壓力，平衡朝著體積縮小的方向移動(dòng)，即平衡左移，K減小。x對(duì)摩爾數(shù)較小反應(yīng)，提高壓力平衡向右移。減小壓力則反之。對(duì)摩爾數(shù)不變的反應(yīng)，壓力變化不影響平衡位置。試推導(dǎo)反應(yīng)氣體定壓熱容的公式=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：定壓熱容的基本公式是：C=（普）P ⑺一理想氣體混合物經(jīng)歷如下化學(xué)反應(yīng)：b）vA+vAovA+vAb）r1r1 r2r2 p1p1 p2p2混合物中起初包含nov摩爾A，nov摩爾A，noA摩爾A，nov摩爾Arr1 r1rr2 r2pP1 p1pp2 P2反應(yīng)平衡時(shí)混合物總焓是：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=