化工热力学习题集附答
案
标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
模拟题一
一．单项选择题（每题1分，共20分） 本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表：
1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状
态为（C ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （A ）
A. >()T P s
B. <()T P s
C. =()T P s
3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ B ） A. >()T P s
B. <()T P s
C. =()T P s
4. 纯物质的第二virial 系数B （A ） A 仅是T 的函数
B 是T 和P 的函数
C 是T 和V 的函数
D 是任何两强度性质的函数
5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少
用到（A ）
A. 第三virial 系数
B. 第二
virial 系
数
C. 无穷
项
D. 只需要理想气
体方程
6. 液化石油气的主要成分是（ A ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷
B. 甲烷、乙烷
C. 正己
烷
7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（B ） A. 饱和液摩尔体积
B. 饱和汽摩尔体积
C. 无物理意义
8. 偏心因子的定义式（ A ）
9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ）
A. 1x y z
Z Z x x y y ?????????=-
? ? ??????????
B. 1y x
Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ??????????
C. 1y x
Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ??????????
D. 1y Z x
Z y y x x Z ?????????=- ? ? ??????????
10. 关于偏离函数M R
，理想性质M *
，下列公式正确的是（ C ）
A. *R M M M =+
B. *2R M M M =-
C. *R M M M =-
D. *R M M M =+
11. 下面的说法中不正确的是 ( B )
（A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函
数。
（C ）偏摩尔性质是强度性质。（D ）强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D )
（A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。
（C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压
力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 13. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是
( C ).
a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0
b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0
c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0
d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2
dlnγ2/dX 1 = 0
14. 关于化学势的下列说法中不正确的是(A )
A. 系统的偏摩尔量就是化学势
B. 化学势是系统的强度性质
C. 系统中的任一物质都有化学势
D. 化学势大小决定物质迁移的方向 15．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E )
（A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。
（C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。
（E ）的偏摩尔量。
16．等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩
尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将：( B )A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定
17．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 18．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是 A 。
A. d G ___
i =RTdln f ^
i , 0
lim →p [f ^
i /(Y i P)]=1 B. d G ___
i =RTdln f ^
i , 0
lim →p [f ^
i /P]=1
C. dG i =RTdln f ^i , 0
lim →p f i =1 ； D. d G ___i =RTdln f ^i , 0
lim →p f ^
i =1
19．关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ B ）
A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B ．偏摩尔焓等于化学位 C ．偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位
20．下列关于ΔG关系式正确的是（B ）
A. ΔG = RT ∑X i ln X i
B. ΔG = RT ∑X i ln ^
a i C. ΔG = RT ∑X i ln γi D. ΔG = R ∑X i ln X i 二、填空题
1. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均等于_零_ ___，数学上可以表示为________________________和________________________。
2. 根据Pitzer 提出的三参数对应态原理，计算给定T, P 下纯流体的压缩因子Z 时，可查表得到_______、_______，并根据公式____________，计算出Z 。如果无法查表，也可根据截断的Virial 公式1BP Z RT
=+，利用B 0
,
B 1仅为对比温度的函数，计算出B 0, B 1
，根据公式___________________，计算出B ，从而得到Z 的数值。
3. 热力学第一定律的公式表述（用微分形式）：__________________。热力学第二定律的公式表述（即熵差与可逆热之间的关系，用微分形式）：__________________。
4. 几个重要的定义公式：焓H=__________________；自由能A=__________________；自由焓G=__________________。
5. 几个热力学基本关系式：dU=__________________；dH=__________________；dA=__________________；dG=__________________。
6. 写出下列Maxwell 关系式： T
S V ???
= ????____________；
T
S p ??
?= ????____________。 7. 对理想溶液，ΔH=_________，ΔV=___________，ΔS=____________，ΔG =____________。
8. 等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________ +
0ln 22=γd x 。
9. 超额性质的定义为在相同温度、压力及组成条件下真实溶液性质和 溶液性质之差。
10.二元混合物的焓的表达式为 212211x x H x H x H α++=，则
=1H ；=2H 。
填空题
1．0
2．Z 0, Z 1, 01Z Z Z ω=+?, 3. dU dQ dW =+，
4． H=U+PV, A=U-TS, G=H-TS
5. dU=TdS pdV -，dH=TdS Vdp +，dA=SdT pdV --，dG=SdT Vdp -+ 6．T S V ???=
???
?T
S p ???
????7. 0, 0, ∑??-i
i i x x R ln , ∑??i
i i x x RT ln
8. 11ln γd x ? 9. 理想 10. 21222
211;x H H x H H αα+=+=
11.
三、是非题
1. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（ ）
2. 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Z<1。（ ）
3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体
积随着温度的升高而减小。（ √ ）
4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（ ）
5. 若用x 表示蒸汽的干度，则该蒸汽的焓x H x H H sl sv ?+-?=)1(。（ ）
6. 逸度是一种热力学性质，溶液中组分i 分逸度与溶液逸度的关系
∑=n
i i
i m f x f ?。( ) 7. 只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质总是等于化学位。 ( ) 8. 对于由纯物质形成理想溶液时，体积和焓的混合性质变化等于0。
(√ )
9. 理想溶液中溶液的超额吉氏函数0=E G ，所以组分的活度系数0=i γ。
( )
10. 对二元溶液，当T 、P 一定时,公式 x d dx x d dx 111
222
0ln ln γγ+=成立。
( ) 四、计算题
1. 利用Maxwell 关系式等，将纯流体的dS 表示成,T P 的函数。
2. 25℃，下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40 －12X 1 －
10X 1
2
(cm 3
/mol) . 式中X 1 为组分1的摩尔分数, V 为溶液的摩尔
体积. 求，
； ； ； ， ； ， ２； ， ２１２E V )(V )(V V )(V V )(V V )(5431211?∞∞ 组分服
从Lewis —Randall 定则. （10分）
3. 酒窑中装有10m 3
的96%(wt )的酒精溶液，欲将其配成65%的浓度，问需加
水多少能得到多少体积的65%的酒精 设大气的温度保持恒定，并已知下列数据
水V 乙醇V 96%
65%
4. 已知40℃和下，二元混合物的123
5.09
6.1ln x f
-=（f 单位为MPa ），求（a ）
2.01=x 时的21?,?f f ；（b ）21,f f
四、计算题
1． （即dS 表示成dT 和dP 的函数）
p p dQ dS T dT dT ?? ???= ? ??? ???，等压条件下，p dQ
C dT =，所以，p p p
dQ C dS T dT dT T ??
???== ? ?
?? ?
?? 由Maxwell 方程可知，p T S V p T ??????=- ? ?
?????? 2． 1V = 28-20X 1+10 X 1 2 2V = 40 + 10 X 1 2 1V ∞= 28cm 3 /mol
2V ∞= 50 cm 3
/mol
V 1 = 18 cm 3 /mol V 2 = 40 cm 3 /mol ， ΔV = 10X 1 X 2 V E = 10X 1 X 2
3． 设加入W 克水，最终体积V cm 3
；原来有n W 和n E 摩尔的水和乙醇，则有 解方程组得结果：kg W m V 3830,46.133==
4．解：（a ）()725.1235.096.1)
235.096.1(ln ?ln 11,,1112
=-=-=?????
???=???? ??dn n n d n f n x f n P T
MPa x e f 12.1?1725.11==， 同样得MPa x e f 68.5?2
96.12== (b)725.1235.096.1ln ln 0
,1121=-====x x f f ，所以725.11e f =
同样得
96.1ln 2=f ，所以96.12e f =
模拟题二
一．选择题（每题1分，共15分）
1、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω近似等于（ A ）。
a. 0
b. 1
c. 2
d. 3
2、纯物质临界点时，对比温度 T r（ D ）
a. =0
b. >1
c. <1
d. =1
3、下述说法哪一个正确某物质在临界点的性质（D ）。
（A）与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性。
4、下面的说法中不正确的是 ( B )。
（A）纯物质无偏摩尔量。（B）任何偏摩尔性质都是T，P的函数。（C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量。
5、关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D )。
（A）逸度可称为“校正压力”；（B）逸度可称为“有效压力”；
（C）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差；（D）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT；（E）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。
6．二元溶液，T, P一定时，Gibbs—Duhem 方程的正确形式是
( C )。
a. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX2 = 0
b. X1dlnγ1/dX 2+ X2
dlnγ2/dX1 = 0
c. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX1 = 0
d. X1dlnγ1/dX 1– X2
dlnγ2/dX1 = 0
7. 在和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学势的关系为（A ）。
(A) μ(水)＝μ(汽) (B) μ(水)＜μ(汽)
(C) μ(水)＞μ(汽) (D) 无法确定
8. 关于热力学基本方程dU=TdS-pdV, 下面的说法中准确的是( D )。
(A) TdS是过程热 (B)pdV是体积功 (C)TdS是可逆热
(D) 在可逆过程中, pdV等于体积功, TdS即为过程热
9.关于化学势的下列说法中不正确的是（A ）。
A. 系统的偏摩尔量就是化学势?
B. 化学势是系统的强度性质
C. 系统中的任一物质都有化学势
D. 化学势大小决定物质迁移的方向
10.关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E )。
（A）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。
（C）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D）任何纯物质的活度均为1。
（E）的偏摩尔量。
11. 等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩
尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（ B ）。
A. 增加
B. 麦克斯韦减小
C. 不变
D. 不一定 12.关系式的主要作用是（ C ）。
(A)简化热力学变量的计算；(B)用某个热力学函数代替另一不易测定的热力学函数的偏微商； (C)用易于测定的状态性质的偏微商代替不易测定的状态性质的偏微商；(D) 便于用特性函数表达其它热力学函数 13.下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式( A ) A.（T /V )S = （
V /S )p B . （T /p )S =（V /S )p
C . （S /V )T = （p /T )V
D . （S /p )T = -(V /T )p 14.对1mol 理想气体，应是（ C ） （a ） R /V ；（b ）R ；（c ）-R/P ；（d ）R/T 。 15. 下列各式中，化学势的定义式是（ A ）。 二、下列判断题正确者用“√”；不正确者用“×”。（每题分，共5
分） 1、热力学来源于实践——生产实践及科研实践，但它同时又高于实践，热
力学的一致性原则，常可考查（验）出科研或实践中引出的错误认识并加以纠正。（ √ ）
2.由三种不反应的化学物质组成的三相PVT 体系，达平衡时仅一个自由度。 ( )
3.任何真实气体的性质可用同温同压下，该气体的剩余性质和理想气体性质的总和计算。 (√ )
4.在T －S 图上，空气和水蒸气一样，在两相区内等压线和等温线是重合的。 ( )
5. 超额吉氏函数与活度系数间的关系有}{i i
n
P T i E t RT n G γ??ln ,,=?
??
???≠ 。 (√ )
6.符合Lewis-Randall 规则的溶液为理想溶液。 ( )
7. 只有偏摩尔吉氏函数与化学势相等，所以 i n P T i
i j
n nG ≠??=,,])([μ是最有用的
(√ )
8.当取同一标准态时，溶液的超额热力学性质有E E H H =? 。 (√ )
j
j
j
j n
nS T i i n T P i i n nS nV i
i n nS P i
i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])
([.])([.])
([
.])([
.??≡??≡??≡??≡μμμμ
9.理想溶液中溶液的超额吉氏函数0=E G ，所以组分的活度系数0=i γ。 ( )
10.当T 、P 一定时，溶液中组分i 的活度系数0
?i
i
i φ
φγ=（i φ?为组分i 的组分
逸度系数，0i φ为纯组分i 的逸度系数）。 (√ ) 一.单项选择题
1A 2D 3D 4B 5D 6C 7A 8D 9A 10E 11B 12C 13A 14C 15A 二、判断题：
1√ 2 х 3√ 4х 5√ 6х 7√ 8√ 9х 10√ 三、填充题： 定则， Henry 定则
2．dU=TdS －PdV ; dH =TdS + VdP; dA =－PdV －SdT; dG =VdP －SdT ， 0, i i x x R ∑-ln i i x x RT ∑ln 三、填充题（每空1分，共25分）：
1．逸度的标准态有两类，1）以 为规则，2）以 为规则，请举例说明1）
2） 。
2.写出热力学基本方程式__ _______ ___ ___ ；___ __________；
______ _________；_______ ________。
3．对理想溶液，ΔH=_______，ΔV=_________，ΔS=_______ ____，ΔG =____ _______。 4.对应态原理是
指 。 三参数对应态原理中三个参数为__________________。普遍化方法分为_____________和_____________ 两种方法；用普遍化方法可以计算
_____________、_____________、_____________和_____________性质。
5、活度的定义__________ __ _；活度系数的定
义。
6、偏离函数的定义。
7、混合性质变化的定义。
8、超额性质的定义。
9、偏心因子的定义。
四、简答题（共20分）
1.化工热力学的研究特点是什么（4分）
2.液化石油气的主要成分为丙烷、丁烷和少量的戊烷而不是甲烷、乙烷或
分）
3.从热力学角度解释，超临界萃取技术为何常选CO2作为萃取剂（4分）
4.简述纯物质P-V图上点、线和区域的意义（用图说明），并写出临界等温的数学特征。（8分）
五、计算题（共35分）：
1、已知50℃时测得某湿蒸汽的质量体积为1000cm3 g-1，求单位质量的
H、S和G函数各是多少（10分）
2V =40 －12X 1 － 10X 12 (cm 3 /mol) . 式中X 1 为组分1的摩尔分数, V 为溶液的摩尔体积. 求，
Lewis —Randall 定 则. （10分）
3其 中A,B,C 仅是T,P 的函数。求。
，，f f f RT G E ln ?ln ,?ln /,ln 212γ （均以Lewis-Ra ndall 规则为标准状态。) （15分）
模拟题三
一、选择题
1、关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ C ）
A.可以判断新工艺、新方法的可行性；
B.优化工艺过程；
C.预测反应的速率；
D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据，用少量实验数据推算大量有用数据；
E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。
2、纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（D ）。
A．饱和蒸汽 B.饱和液体 C．过冷液体 D.过热蒸汽
3、超临界流体是下列（ A ）条件下存在的物质。
A.高于T c和高于P c
B.临界温度和临界压力下
C.低于T c和高于P c
D.高于T c和低于P c
4、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于（A ）。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
5、关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（B ）
（A）研究体系为实际状态。
（B）解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。
（C）处理方法为以理想态为标准态加上校正。
（D）获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。
（E）应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。
6、关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ C ） A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究
7、分) ,400K 的2N 1kmol 体积约为（D ）
A 3326L
B 332.6L
C 3.326L
D 3
m 8、下列气体通用常数R 的数值和单位，正确的是（ A ）
A K kmol m Pa ???/10314.83
3 B kmol K C K atm cm /3
? D K kmol J ?/
9、纯物质 PV 图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于（ B ）。
A. -1
B. 0
C.1
D. 不能确定
10、对理想气体有（C ）。
11、对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（ A ）。
A ． dH = TdS + Vdp
B ．dH = SdT + Vdp
C ． dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp 12、对1mol 符合)/(b V RT P -=状态方程的气体，
T P
S )(??应是（ C ）
V ； ；C. -R/P ；T 。
13、当压力趋于零时，1mol 气体的压力与体积乘积（PV ）趋于
（ D ）。
A. 零 B 无限大 C. 某一常数 D. RT 14、不经冷凝，能否将气体通过其他途径变成液体（A ）
A.能
B.不可能
C.还缺条件
15、对1molVan der Waals气体，有（A ）。
A. (S/V)T=R/(v-b)
B. (S/V)T=-R/(v-b)
C. (S/V)T=R/(v+b)
D. (S/V)T=P/(b-v)
16、纯物质临界点时，其对比温度T r（ D ）。
A．= 0 B．< 0 C．> 0 D．=1
17、当压力趋于零时，1mol气体的压力与体积乘积（PV）趋于:D
a. 零
b. 无限大
c. 某一常数
d. RT
18、下列各式中，化学势的定义式是 ( A )
19、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是( B )
（A）纯物质无偏摩尔量。（B）T，P一定，偏摩尔性质就一定。
（C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量。
20、对无热溶液，下列各式能成立的是（D ）。
A. S E=0，V E=0
B. S E=0，A E=0
C. G E=0，A E=0
D. H E=0，G E= -TS E
21、下列方程式中以正规溶液模型为基础的是（ C ）。
A. NRTL方程
B. Wilson方程
C. Margules方程 D .Flory-
Huggins方程
22、戊醇和水形成的二元三相气液液平衡状态，其自由度F=（B ）。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
23、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ A ）。
24、对液相是理想溶液，汽相是理想气体体系，汽液平衡关系式可简化为（ D ）。
A ． y i f = x i p i S B. y i p =γi x i p i S C ． y i p = x i Φ p i S D. y i p = x i p i S
25、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( B )
A ．纯物质无偏摩尔量 。
B ．T ，P 一定，偏摩尔性质就一定。
C ．偏摩尔性质是强度性质。 D.偏摩尔吉氏函数等于化学势。 26.关于理想溶液，以下说法不正确的是（ B ）。
A.理想溶液一定符合Lewis-Randall 规则和Henry 规则。
B.符合Lewis-Randall 规则或Henry 规则的溶液一定是理想溶液。
C.理想溶液中各组分的活度系数均为1。
D.理想溶液所有的超额性质均为0。
27、等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随A 浓度的减小而减小，则B 的偏摩尔体积将随A 浓度的减小而(A ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 28、苯（1）和环己烷（2）在303K ，下形成X 1=溶液。此条件下V 1=89.96cm 3
/mol ，V 2=109.4cm 3
/mol ，_
1V =89.99cm 3/mol ，
-
2V =111.54cm 3
/mol ，则超额体积V E
=（A ）cm 3
/mol 。
A. 0.24
B.0
C.
29、下列偏摩尔吉氏函数表达式中，错误的为（ D ）。
i i A. G =μ B. i i i dG =Vdp-S dT
()j i i T,P,n C. G nG /n i
≠=??????
()j i i T,nv,n D. G nG /n i
≠=??????
30、下列偏摩尔性质与溶液性质关系式中，正确的是n mol 溶液性质，nM=
（ D ）。 i
i
A. n M i i
B. x M ∑i
C. x M i i
i D. n M ∑
31、混合物中组分i 的逸度的完整定义式是(A )。 A. 0
??ln ,lim[/()]1i i i i
p dG RTd f f Y P === B.
??ln ,lim[/]1i i i
p dG RTd f f P ===
C.
?ln ,lim 1i i i
p dG RTd f f === D.
??ln ,lim 1i i i
p dG RTd f f ===
32、二元理想稀溶液，其溶质和溶剂分别遵守（ A ）。
A. Henry 规则和Lewis--Randll 规则.
B. Lewis--Randll 规则和Henry 规则.
C. 拉乌尔规则和Lewis--Randll 规则.
D. Lewis--Randll 规则和拉乌尔规则.
33、下列化学势μi 和偏摩尔性质关系式正确的是（ C ）
A ．μi = -
H i B. μi = -V i C. μi =-
G i D. μi =-
A i
34、Wilson 方程是工程设计中应用最广泛的方程。以下说法不正确的是( D )。
A. 引入了局部组成的概念以及温度对γi 的影响，因此精度高。
B.适用于极性以及缔合体系。
C.用二元体系的参数可以推算多元系。
D.适用于液液部分互溶体系。
35.等温汽液平衡数据如符合热力学一致性，应满足下列条件中（ B ）。
A. 足够多的实验数据
B. ∫1 ln （γ1/γ2）dX 1≈0
C. [ （ln γ1）/ P]T ，X ≈0
D. [ （ln γ1）/ T]P ，X ≈0
化工热力学详细答案
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化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.314673 4.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.5 6 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.6 4.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为 550.1cm 3·mol － 1所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为
北京化工大学2016——2017学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 分数： 一、（2?8=16分）正误题（正确的画√，错误的画×，标在[ ]中） ［√］剩余性质法计算热力学性质的方便之处在于利用了理想气体的性质。 ［×］Virial 方程中12B 反映了不同分子间的相互作用力的大小，因此120B =的气体混合物，必定是理想气体混合物。 ［√］在二元体系中，如果在某浓度范围内Henry 定律适用于组分1，则在相同的浓度范围内，Lewis-Randall 规则必然适用于组分2。 ［×］某绝热的房间内有一个冰箱，通电后若打开冰箱门，则房间内温度将逐渐下降。 ［×］溶液的超额性质数值越大，则溶液的非理想性越大。 ［×］水蒸汽为加热介质时，只要传质推动力满足要求，应尽量采用较低压力。 ［×］通过热力学一致性检验，可以判断汽液平衡数据是否正确。 ［×］如果一个系统经历某过程后熵值没有变化，则该过程可逆且绝热。 二、（第1空2分，其它每空1分，共18分）填空题 （1）某气体符合/()p RT V b =-的状态方程，从 1V 等温可逆膨胀至 2V ，则体系的 S ? 为 21ln V b R V b --。 （2）写出下列偏摩尔量的关系式：,,(/)j i E i T p n nG RT n ≠???=?????ln i γ，
,,(/)j i R i T p n nG RT n ≠???=??????ln i ?, ,,(/)j i i T p n nG RT n ≠???=?????i μ。 （3）对于温度为T ，压力为P 以及组成为{x}的理想溶液，E V =__0__， E H =__0__，/E G RT =__0__，ln i γ=__0__，?i f =__i f __。 （4）Rankine 循环的四个过程是：等温加热（蒸发），绝热膨胀（做功），等压（冷凝）冷却，绝热压缩。 （5）纯物质的临界点关系满足0p V ???= ????， 220p V ???= ???? ，van der Waals 方程的临界压缩因子是__0.375__，常见流体的临界压缩因子的范围是_0.2-0.3_。 二、（5?6=30分）简答题（简明扼要，写在以下空白处） （1）简述如何通过水蒸汽表计算某一状态下水蒸汽的剩余焓和逸度（假定该温度条件下表中最低压力的蒸汽为理想气体）。 剩余焓： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓值； ②从饱和蒸汽表中查得标准状态时的蒸发焓vap H ?（饱和液体的焓-饱和蒸汽的焓）； ③通过00()T ig ig ig p p T H C dT C T T ?=≈-? 计算理想气体的焓变； ④通过R ig vap H H H H ?=-?-?得到剩余焓。 逸度： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓和熵并根据G H TS =-得到Gibbs 自由能(,)G T p ； ②从过热蒸汽表中查得最低压力时的焓和熵，计算得到Gibbs 自由能0(,)ig G T p ；
第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 2. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 3. 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 相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、 终态压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（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(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C ig P ???? ??--，?U =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--，?H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，?U = 0 ，?H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，?U =( ) ???? ????? ? -??? ? ??-112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，?H =112 1T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。 4. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。
化工热力学答案_课后总习题答案详解 第二章习题解答 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 【参考答案】：流体p-V-T 关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT 关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T ，P ，V 等）计算不可测的热力学性质（H ，S ，G ，等）。只要有了p-V-T 关系加上理想气体的id p C ，可以解决化工热力学的大多数问题。 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。 【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。 2）临界点C 的数学特征： 3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线； 4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。 5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。 6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。 7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 【参考答案】：气体只有在低于T c 条件下才能被液化。 2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素？ 【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T 、p 有关，而且与每个气体的临界特性有 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?
关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。 2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？ 【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。 偏心因子不可以直接测量。偏心因子ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 2-6 什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有哪些类型？ 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a ，b ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT 性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）以两项virial 方程表示的普遍化第二virial 系数关系式(普遍化virial 系数法) 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的 r T 和r p 下，具有相同ω值的所有 流体具有相同的压缩因子Z ，因此它们偏离理想气体的程度相同，即),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下，不同气体的对比摩尔体积r V （或压缩因子z ） 是近似相等的，即(,) r r Z T P =。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 【参考答案】： 由于范德华方程（vdW 方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW 方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的p-V-T 关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，如修正Rackett 方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。 2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？ 【参考答案】：对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如Tr ，
【最新整理，下载后即可编辑】 化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝ 6 8.314673 4.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p ==6 0.08678.314190.64.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106＝ 5 8.314673 2.98710V -?-?－ 0.553.224 (673)( 2.98710) V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 6 6 4.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1
泰山学院课程考试专用 泰山学院材料与化学工程系2005级、2007级3+2化学工程与 工艺专业本科2007～2008学年第一学期 《化工热力学》试卷A （试卷共8页，答题时间120分钟） 一、 判断题（每小题1分，共15 分。请将答案 填在下面的表格内） 1、只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质都等于化学位。 2、对于确定的纯气体来说，其维里系数B 、C 、……只是温度的函数。 3、孤立体系的熵总是不变的。 4、当过程不可逆时，体系的作功能力较完全可逆的情况下有所下降。 5、二元液相部分互溶体系及其蒸汽的达到相平衡时，体系的自由度为2。 6、理想溶液中所有组分的活度系数均为1。 7、二元混合物的相图中泡点线表示的饱和汽相，露点线表示的是饱和液相。 8、二元组分形成恒沸物时，在恒沸点体系的相对挥发度等于1。 9、若化学平衡常数随着温度的升高而升高，则反应的标准焓变化0H ?为负值。 10、纯物质的平衡汽化过程，其摩尔体积、焓及吉布斯函数的变化均大于零。 11、在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。 12、对于理想溶液的某一容量性质恒有0i i M M =。 13、能量不仅有数量的大小还有质量的高低，相同数量的电能和热能来说，电 能的做功能力大于热能。 14、无论以Henry 定律为基准，还是以Lewis-Randall 规则为基准定义标准态 逸度，混合物中组分i 的活度和逸度的值不变。 15、逸度与压力的单位是相同的。
二、填空题（1-5题每空1分，6-11题每空2分，共25分） 1、在相同的初态下，节流膨胀的降温效果 （大于/小于） 等熵膨胀的降温效果。 2、恒温恒压下，吉布斯-杜亥姆方程为 （以i M 表示）。 3、形成二元溶液时，当异种分子之间的作用力小于同种分子之间的作用力时， 形成正偏差溶液，正偏差较大的溶液具有最 的沸点。 4、对于二元混合物来说一定温度下的泡点压力与露点压力 (相同/不 同)的。 5、当过程的熵产生 时，过程为自发过程。 6、当化学反应的温度不发生变化时，对体积增大的气相反应，增大压力，反 应进度 ，加入惰性气体反应进度 。 7、已知平衡压力和液相组成，用完全理想体系下的汽液平衡准则计算泡点温 度时，在假设的温度下算出1i y <∑，说明假设的温度 ， 应 ，重新计算，直到1i y =∑。 8、正丁醇（1）和水（2）组成液液平衡系统，25℃，测得水相中正丁醇的摩 尔分数为0.00007，而醇相中水的摩尔分数为0.26，则水在水相中的活度系数为 ，水在醇相中的活度系数为 。 9、某换热器内，冷热两种流体进行换热，热流体的流率为 -1100kmol h ?,-1-129kJ kmol K p c =??,温度从500K 降为350K,冷流体的流率 也是-1100kmol h ?,-1-129kJ kmol K p c =??,温度从300K 进入热交换器，该换热器表面的热损失-187000kJ h Q =-?，则冷流体的终态温度t 2= K,该换热过程的损耗功W L = kJ/h 。设300K T Θ=，冷热流体的压力变化可以忽略不计。
第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa (2) R-K 方程 22.5 22.5 6 0.52 6 8.314190.60.427480.42748 3.2224.610 c c R T a Pa m K mol P - ?== =???? 531 68.314190.60.08664 0.08664 2.985104.610 c c RT b m mol P --?===??? ∴() 0.5RT a P V b T V V b = --+ ()()50.555 8.314323.15 3.222 12.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---?= - -???+? =19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+ ∵ c r ZRT P P P V = = ∴ c r PV Z P RT = 65 4.61012.46100.21338.314323.15 c r r r PV Z P P P RT -???===? 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa 同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。 ∴ P=19.22MPa 2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3/mol 。 解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.193
第二章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。（1）理想气体方程；（2）RK 方程；（3）PR 方程；（4）维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解]（1）根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积id V 为 331 6 8.314(400273.15) 1.381104.05310 id RT V m mol p --?+= ==???（2）用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5() () RT a V b V b p T pV V b -= +-+（E1） 其中 2 2.5 0.427480.08664c c c c R T a p RT b p = = 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K,c p =4.60MPa ，将它们代入a,b 表达式得 2 2.56-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010a ??==????531 6 0.086648.314190.6 2.9846104.6010b m mol --??= =???以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 516 8.314673.15 2.9846104.05310 V -?= +??350.563353.2217(1.38110 2.984610) 673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?- ??????+?355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=??第二次迭代得2V 为
模拟题一 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ c ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ a ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ b ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ a ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ a ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ a ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。
化工热力学课后答案 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βα, 。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,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相 等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（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(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， U =( )11 2 1T P P R C ig P ??? ? ? ?--，H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，U = ( ) ??????????-???? ??-11211ig P C R ig P P P R V P R C ，H =1121T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。
《化工热力学》课程模拟考试试卷 A 开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式： ，所需时间： 分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师： 写T ，错的写F) 1．理想气体的压缩因子1Z =，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子 。 (A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚 2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 。 (A) 15.33MPa (B) 2.7594 MPa ； (C) 1.3797 MPa (D) 1.1746 MPa 3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 。 (A) 可以解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。 (B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。 (C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ，G )。 (D) 可以解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的p -V -T 的 问题。 4．对于流体混合物，下面式子错误的是 。 (A) lim i i i x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+ (C) 理想溶液的i i V V =，i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =，i i G G = 5．剩余性质R M 的概念是表示什么差别的 。 (A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体 (C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度 6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 。 (A) 气体状态 (B) 液体状态 (C) 固体状态 (D) 气液不分状态 7．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是( )。
一、试计算一个125cm 3的刚性容器，在50℃和18.745MPa 的条件下能贮存甲烷多少克（实验值是17克）？分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和PR 方程的结果。 解：查出T c =190.58K,P c =4.604MPa,ω=0.011 (1) 利用理想气体状态方程nRT PV = g m RT PV n 14872.0=?== (2) 三参数对应态原理 查表得 Z 0=0.8846 Z 1=0.2562 (3) PR 方程利用软件计算得g m n mol cm V 3.1602.1/7268.1223=?=?= 二、用virial 方程估算0.5MPa ，373.15K 时的等摩尔甲烷（1）-乙烷（2）-戊烷（3）混合物的摩尔体积(实验值5975cm 3mol -1)。已知373.15K 时的virial 系数如下（单位：cm 3 mol -1）， 399,122,75,621,241,20231312332211-=-=-=-=-=-=B B B B B B 。 解：混合物的virial 系数是 44 .2309 399 212227526212412022231 132332122132 3222121313 1 -=?-?-?----= +++++==∑∑==B y y B y y B y y B y B y B y B y y B ij i j j i 298.597444.2305.0/15.373314.8/=-?=+=B P RT V cm 3 mol -1 三、(1) 在一定的温度和常压下，二元溶液中的组分1的偏摩尔焓如服从下式2 211 x H H α+=，并已知纯组分的焓是H 1，H 2，试求出H 2和H 表达式。 解： ()112221 2 2121121222dx x dx x x x dx dx H d x x H d x x H d αα-=-=???? ??-=- =得 2122x H H α+= 同样有2211 x H H α+= 所以 212211x x x H x H H x H i i α++==∑ ()()1,,o r r r r Z Z P T Z P T ω=+323.1518.745 1.696 4.071190.58 4.604r r T P = ===0.88640.0110.25620.8892Z =+?=30.88928.314323.15127.4/18.745 ZRT V cm mol P ??= ==1250.9812127.4t V n mol V ===15.7m g =
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βα,。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,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 相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、 终态压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（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(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C ig P ???? ??--，?U =() 1121T P P R C ig P ???? ??--，?H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，?U = 0 ，?H = 0 。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ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。）
习题 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧 状态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0，0=U ?，0=T ?，0=H ?， 故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 3. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 5. 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。） 6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质，但是状态方程 P=P (T ，V )的自变量 中只有一个强度性质，所以，这与相律有矛盾。（错。V 也是强度性质） 7. 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相 等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是γ γ) 1(1212-??? ? ??=P P T T （其中ig V ig P C C =γ）， 而一位学生认为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。(错。) 9. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 10. 自变量与独立变量是不可能相同的。（错。有时可以一致） 三、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. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。
一． 选择题（每题2分，共10分） 1.纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是温度的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 2.T 温度下的过冷纯液体的压力P （A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0.3，在一定的T ，P 下，8812.0?,9381.0?21==?? ，则此时混合物的逸度系数为 。（C ） A 0.9097 B 0.89827 C 0.8979 D 0.9092 4. 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ ，则流体的熵变（ A ） A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.可正可负 5. Henry 规则（ C ） A 仅适用于溶剂组分 B 仅适用于溶质组分 C 适用于稀溶液的溶质组分 D 阶段适用于稀溶液的溶剂 二、 填空题（每题2分，共10分） 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃，其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的 焓变为（1882.75）J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变 化至P 2，则，等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1 ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0.193，临界压力为p c ＝3.797MPa ，则在Tr ＝0.7时的蒸 汽压为（ 0.2435 ）MPa 。 4. 温度为T 的热源与温度为T 0的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为Cp ， 则E xQ 的计算式为(0 (1)T xQ p T T E C dT T = - ? ）。
第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50 C 的容器中产生的压力：（1）理想气 体方程；（2） R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积 V=0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数： T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol 3 =0.008 （1）理想 气体方程 P=RT/V=8.314 X 323.15/124.6 10^=21.56MPa (2) R-K 方程 0.4夕74842 190.2 6 4. 6 160 P. 2^2K 0.5mol_ 2 8 314 x 190 6 531 b =0.08664 c =0.08664 6 2.985 10 m mol P c 4.6 汇 10 "V - b~T°'5V V b 3.222 0~5 Z5 Z5 323.15. 12.46 10 12.46 2.985 10 =19.04MPa （3）普遍化关系式 T r =「T c =323. 15 1 90. 6 1. 6V r 5二V V c =124.6 99 = 1.259<2 ???利用普压法计算， Z = z° ?「z 1 此时，P=P c P r =4.6 X .687=21.56MPa 同理，取 乙=0.8975依上述过程计算, 的值。 /? P=19.22MPa 2-2.分别使用理想气体方程和 Pitzer 普遍化关系式计算 510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为 3 1480.7cm 3 /mol 。 解：查附录二得正丁烷的临界参数： T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol 3 =0193 RT c 8.314 323.15 12.46-2.985 10 ZRT 二 P c P r V PV RT P r 旦 RT 4.6 106 12 .46 10\“.2133P r 8.314 323.15 迭代：令 Z o = 1T P r0=4.687 又 Tr=1.695 , 0 1 查附录三得：Z =0.8938 Z =0.4623 0 1 Z =Z Z =0.8938+0.008 0.4623=0.8975 直至计算岀的相邻的两个 Z 值相差很小，迭代结束，得 Z 和P
第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积id V 为 （2） 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5() () RT a V b V b p T pV V b -= +-+ （E1） 其中 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K, c p =4.60MPa ，将它们代入a, b 表达式得 以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 第二次迭代得2V 为 353 5 20.56335355331 3.2217(1.389610 2.984610) 1.38110 2.98461067 3.15 4.05310 1.389610(1.389610 2.984610) 1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?- ??????+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。故用RK 方程求得的摩尔体积近似为 （3）用PR 方程求摩尔体积 将PR 方程稍加变形，可写为
() ()() RT a V b V b p pV V b pb V b -= +-++- （E2） 式中 22 0.45724c c R T a p α= 从附表1查得甲烷的ω=0.008。 将c T 与ω代入上式 用c p 、c T 和α求a 和b ， 以RK 方程求得的V 值代入式（E2），同时将a 和b 的值也代入该式的右边，藉此求式（E2）左边的V 值，得 56 3563355353558.314673.15 2.68012104.05310 0.10864(1.39010 2.6801210) 4.05310[1.39010(1.39010 2.6801210) 2.6801210(1.39010 2.6801210)] 1.38110 2.6801210 1.8217101.3896V ------------?= +?-???-??????+?+???-?=?+?-?=331 10m mol --?? 再按上法迭代一次，V 值仍为3311.389610m mol --??，故最后求得甲烷的摩尔体积近似为3311.39010m mol --??。 （4）维里截断式求摩尔体积 根据维里截断式（2-7） 11()c r c r Bp p Bp Z RT RT T =+ =+ （E3） 01c c Bp B B RT ω=+ （E4） 0 1.60.0830.422/r B T =- （E5） 1 4.20.1390.172/r B T =- （E6） 其中 已知甲烷的偏心因子ω=0.008，故由式（E4）~（E6）可计算得到