化工熱力學(xué)課后答案

1、化工熱力學(xué)課后答案(填空、判斷、畫圖)第1章 緒言一、是否題1. 封閉體系的體積為一常數(shù)。（錯(cuò)）2. 封閉體系中有兩個(gè)相。在尚未達(dá)到平衡時(shí)，兩個(gè)相都是均相敞開(kāi)體系；達(dá)到平衡時(shí)，則兩個(gè)相都等價(jià)于均相封閉體系。（對(duì)）3. 理想氣體的焓和熱容僅是溫度的函數(shù)。（對(duì)）4. 理想氣體的熵和吉氏函數(shù)僅是溫度的函數(shù)。（錯(cuò)。還與壓力或摩爾體積有關(guān)。）5. 封閉體系的1mol氣體進(jìn)行了某一過(guò)程，其體積總是變化著的，但是初態(tài)和終態(tài)的體積相等，初態(tài)和終態(tài)的溫度分別為T1和T2，則該過(guò)程的；同樣，對(duì)于初、終態(tài)壓力相等的過(guò)程有。（對(duì)。狀態(tài)函數(shù)的變化僅決定于初、終態(tài)與途徑無(wú)關(guān)。）二、填空題1. 狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)是：狀態(tài)函數(shù)的

2、變化與途徑無(wú)關(guān)，僅決定于初、終態(tài) 。2. 封閉體系中，溫度是T的1mol理想氣體從(Pi，Vi)等溫可逆地膨脹到(Pf，Vf)，則所做的功為(以V表示)或 (以P表示)。3. 封閉體系中的1mol理想氣體(已知)，按下列途徑由T1、P1和V1可逆地變化至P2，則 A 等容過(guò)程的 W= 0 ，Q=，U=，H= 。B 等溫過(guò)程的 W=，Q=，U= 0 ，H= 0 。第2章關(guān)系和狀態(tài)方程一、是否題1. 純物質(zhì)由蒸汽變成液體，必須經(jīng)過(guò)冷凝的相變化過(guò)程。（錯(cuò)?？梢酝ㄟ^(guò)超臨界流體區(qū)。）2. 當(dāng)壓力大于臨界壓力時(shí)，純物質(zhì)就以液態(tài)存在。（錯(cuò)。若溫度也大于臨界溫度時(shí)，則是超臨界流體。）3. 由于分子間相互作用力

3、的存在，實(shí)際氣體的摩爾體積一定小于同溫同壓下的理想氣體的摩爾體積，所以，理想氣體的壓縮因子Z=1，實(shí)際氣體的壓縮因子ZTc、TTc、T=Tc的等溫線。2. 試定性討論純液體在等壓平衡汽化過(guò)程中，M（= V、S、G）隨T的變化（可定性作出M-T圖上的等壓線來(lái)說(shuō)明）。六、證明題1. 由式2-29知，流體的Boyle曲線是關(guān)于的點(diǎn)的軌跡。證明vdW流體的Boyle曲線是證明：由vdW方程得整理得Boyle曲線第3章 均相封閉體系熱力學(xué)原理及其應(yīng)用一、是否題1. 熱力學(xué)基本關(guān)系式dH=TdS+VdP只適用于可逆過(guò)程。（錯(cuò)。不需要可逆條件，適用于只有體積功存在的封閉體系）2. 當(dāng)壓力趨于零時(shí)，（是摩爾性

4、質(zhì)）。（錯(cuò)。當(dāng)MV時(shí)，不恒等于零，只有在TTB時(shí)，才等于零）3. 純物質(zhì)逸度的完整定義是，在等溫條件下，。（錯(cuò)。應(yīng)該是等）4. 當(dāng)時(shí)，。（錯(cuò)。當(dāng)時(shí)，）5. 因?yàn)椋?dāng)時(shí)，所以，。（錯(cuò)。從積分式看，當(dāng)時(shí)，為任何值，都有；實(shí)際上，6. 吉氏函數(shù)與逸度系數(shù)的關(guān)系是。（錯(cuò) ）7. 由于偏離函數(shù)是兩個(gè)等溫狀態(tài)的性質(zhì)之差，故不可能用偏離函數(shù)來(lái)計(jì)算性質(zhì)隨著溫度的變化。（錯(cuò)。因?yàn)椋海┤?填空題1. 狀態(tài)方程的偏離焓和偏離熵分別是和；若要計(jì)算和還需要什么性質(zhì)？；其計(jì)算式分別是 和。2. 對(duì)于混合物體系，偏離函數(shù)中參考態(tài)是與研究態(tài)同溫同組成的理想氣體混合物。五、圖示題1. 將下列純物質(zhì)經(jīng)歷的過(guò)程表示在P-V，ln

5、P-H，T-S圖上(a)過(guò)熱蒸汽等溫冷凝為過(guò)冷液體；(b)過(guò)冷液體等壓加熱成過(guò)熱蒸汽；(c)飽和蒸汽可逆絕熱膨脹；(d)飽和液體恒容加熱；(e)在臨界點(diǎn)進(jìn)行的恒溫膨脹.解： 第4章 非均相封閉體系熱力學(xué)一、是否題1. 偏摩爾體積的定義可表示為。(錯(cuò)。因?qū)τ谝粋€(gè)均相敞開(kāi)系統(tǒng)，n是一個(gè)變數(shù)，即)2. 對(duì)于理想溶液，所有的混合過(guò)程性質(zhì)變化均為零。（錯(cuò)。V，H，U，CP，CV的混合過(guò)程性質(zhì)變化等于零，對(duì)S，G，A則不等于零）3. 對(duì)于理想溶液所有的超額性質(zhì)均為零。（對(duì)。因）4. 體系混合過(guò)程的性質(zhì)變化與該體系相應(yīng)的超額性質(zhì)是相同的。（錯(cuò)。同于4）5. 理想氣體有f=P，而理想溶液有。（對(duì)。因）6. 溫

6、度和壓力相同的兩種理想氣體混合后，則溫度和壓力不變，總體積為原來(lái)兩氣體體積之和，總熱力學(xué)能為原兩氣體熱力學(xué)能之和，總熵為原來(lái)兩氣體熵之和。（錯(cuò)?？傡夭坏扔谠瓉?lái)兩氣體的熵之和）7. 因?yàn)镚E (或活度系數(shù))模型是溫度和組成的函數(shù)，故理論上與壓力無(wú)關(guān)（錯(cuò)。理論上是T，P，組成的函數(shù)。只有對(duì)低壓下的液體，才近似為T和組成的函數(shù)）8. 純流體的汽液平衡準(zhǔn)則為f v=f l。（對(duì)）9. 混合物體系達(dá)到汽液平衡時(shí)，總是有。（錯(cuò)。兩相中組分的逸度、總體逸度均不一定相等）10. 理想溶液一定符合Lewis-Randall規(guī)則和Henry規(guī)則。（對(duì)。）、填空題 1. 填表偏摩爾性質(zhì)()溶液性質(zhì)(M)關(guān)系式()l

7、n fln ln i2. 有人提出了一定溫度下二元液體混合物的偏摩爾體積的模型是，其中V1，V2為純組分的摩爾體積，a，b 為常數(shù)，問(wèn)所提出的模型是否有問(wèn)題？由Gibbs-Duhem方程得， ， a,b不可能是常數(shù)，故提出的模型有問(wèn)題；若模型改為，情況又如何？由Gibbs-Duhem方程得， ，故提出的模型有一定的合理性_。3. 常溫、常壓條件下二元液相體系的溶劑組分的活度系數(shù)為（是常數(shù)），則溶質(zhì)組分的活度系數(shù)表達(dá)式是。解：由，得從至任意的積分，得五、圖示題1. 下圖中是二元體系的對(duì)稱歸一化的活度系數(shù)與組成的關(guān)系部分曲線，請(qǐng)補(bǔ)全兩圖中的活度系數(shù)隨液相組成變化的曲線；指出哪一條曲線是或；曲線兩端

8、點(diǎn)的含意；體系屬于何種偏差。1 0110正偏差 0 1 0 1解，以上虛線是根據(jù)活度系數(shù)的對(duì)稱歸一化和不對(duì)稱歸一化條件而得到的。第5章 非均相體系熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算一、是否題1. 在一定壓力下，組成相同的混合物的露點(diǎn)溫度和泡點(diǎn)溫度不可能相同。（錯(cuò)，在共沸點(diǎn)時(shí)相同）2. 在（1）-（2）的體系的汽液平衡中，若（1）是輕組分，（2）是重組分，則，。（錯(cuò)，若系統(tǒng)存在共沸點(diǎn)，就可以出現(xiàn)相反的情況）3. 在（1）-（2）的體系的汽液平衡中，若（1）是輕組分，（2）是重組分，若溫度一定，則體系的壓力，隨著的增大而增大。（錯(cuò)，理由同6）4. 純物質(zhì)的汽液平衡常數(shù)K等于1。（對(duì)，因?yàn)椋?. 下列汽液平衡關(guān)系是錯(cuò)誤

9、的。（錯(cuò)，若i組分采用不對(duì)稱歸一化，該式為正確）6. 對(duì)于理想體系，汽液平衡常數(shù)Ki(=yi/xi)，只與T、P有關(guān)，而與組成無(wú)關(guān)。（對(duì)，可以從理想體系的汽液平衡關(guān)系證明）7. 對(duì)于負(fù)偏差體系，液相的活度系數(shù)總是小于1。（對(duì)）8. 能滿足熱力學(xué)一致性的汽液平衡數(shù)據(jù)就是高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。（錯(cuò)）9. 逸度系數(shù)也有歸一化問(wèn)題。（錯(cuò)）10. EOS法既可以計(jì)算混合物的汽液平衡，也能計(jì)算純物質(zhì)的汽液平衡。（錯(cuò)）、填空題 1. 說(shuō)出下列汽液平衡關(guān)系適用的條件 (1) _無(wú)限制條件_；(2) _無(wú)限制條件_；(3) _低壓條件下的非理想液相_。2. 丙酮(1)-甲醇(2)二元體系在98.66KPa時(shí)，恒沸組成x

10、1=y1=0.796，恒沸溫度為327.6K，已知此溫度下的kPa則 van Laar 方程常數(shù)是 A12=_0.587_，A21=_0.717_(已知van Laar 方程為 )1. 組成為x1=0.2，x2=0.8，溫度為300K的二元液體的泡點(diǎn)組成y1的為(已知液相的Pa) _0.334_。 2. 若用EOS法來(lái)處理300K時(shí)的甲烷（1）正戊烷（2）體系的汽液平衡時(shí)，主要困難是飽和蒸氣壓太高，不易簡(jiǎn)化；（ EOS+法對(duì)于高壓體系需矯正）。3. EOS法則計(jì)算混合物的汽液平衡時(shí)，需要輸入的主要物性數(shù)據(jù)是，通常如何得到相互作用參數(shù)的值？_從混合物的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到。4. 由Wilson方程計(jì)

11、算常數(shù)減壓下的汽液平衡時(shí)，需要輸入的數(shù)據(jù)是Antoine常數(shù)Ai,Bi,Ci; Rackett方程常數(shù)，；能量參數(shù)，Wilson方程的能量參數(shù)是如何得到的？能從混合物的有關(guān)數(shù)據(jù)（如相平衡）得到。五、圖示題1描述下列二元圖中的變化過(guò)程：這是一個(gè)等壓定（總）組成的降溫過(guò)程。A處于汽相區(qū)，降溫到B點(diǎn)時(shí)，即為露點(diǎn)，開(kāi)始有液滴冷凝，隨著溫度的繼續(xù)下降，產(chǎn)生的液相量增加，而汽相量減少，當(dāng)達(dá)到C點(diǎn)，即泡點(diǎn)時(shí)，汽相消失，此時(shí)，液相的組成與原始汽相組成相同。繼續(xù)降溫到達(dá)D點(diǎn)。描述下列二元圖中的變化過(guò)程：這是一等溫等壓的變組成過(guò)程。從A到B，是液相中輕組分1的含量增加，B點(diǎn)為泡點(diǎn)，即開(kāi)始有汽泡出現(xiàn)。B至C的過(guò)程中，系統(tǒng)中的輕