化工热力学课后答案

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,。在尚未达到平衡时，,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则,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T1和T2，则该过程的21TTVdTCU；同样，对于初、终态压力相等的过程有21TTPdTCH。（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(Pi，Vi)等温可逆地膨胀到(Pf，Vf)，则所做的功为firevVVRTWln(以V表示)或ifrevPPRTWln(以P表示)。3.封闭体系中的1mol理想气体(已知igPC)，按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P2，则A等容过程的W=0，Q=1121TPPRCigP，U=1121TPPRCigP，H=1121TPPCigP。B等温过程的W=21lnPPRT，Q=21lnPPRT，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。）3.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Z1。（错。如温度大于Boyle温度时，Z＞1。）4.纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自由度是零，体系的状态已经确定。）5.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。（对。这是纯物质的汽液平衡准则。）6.纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。（错。只有吉氏函数的变化是零。）7.气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。（对。）C绝热过程的W=11211igPCRigPPPRVPRC，Q=0，U=11211igPCRigPPPRVPRC，H=1121TPPCigPCRigP。4.1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。5.普适气体常数R=8.314MPacm3mol-1K-1=83.14barcm3mol-1K-1=8.314Jmol-1K-1=1.980calmol-1K-1。三、填空题1.表达纯物质的汽平衡的准则有slsvslsvVTGVTGTGTG,,或（吉氏函数）、vapvapsVTHdTdP（Claperyon方程）、svslVVslsvsVVPdVVTP),(（Maxwell等面积规则）。它们能（能/不能）推广到其它类型的相平衡。2.Lydersen、Pitzer、Lee-Kesler和Teja的三参数对应态原理的三个参数分别为crrZPT,,、,,rrPT、,,rrPT和,,rrPT。3.对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不同）；一定温度下的泡点与露点，在P－T图上是重叠的(重叠／分开)，而在P-V图上是分开的(重叠／分开)，泡点的轨迹称为饱和液相线，露点的轨迹称为饱和汽相线，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。4.对于三混合物，展开PR方程常数a的表达式，3131)1(ijijjjiijikaayya=311313233232122121323222121121212kaayykaayykaayyayayay，其中，下标相同的相互作用参数有332211,kkk和，其值应为1；下标不同的相互作用参数有),,(,,123132232112123132232112处理已作和和和kkkkkkkkkkkk，通常它们值是如何得到？从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理。。5.正丁烷的偏心因子=0.193，临界压力Pc=3.797MPa则在Tr=0.7时的蒸汽压为2435.0101csPPMPa。五、图示题1.试定性画出纯物质的P-V相图，并在图上指出(a)超临界流体，(b)气相，（c）蒸汽，（d）固相，（e）汽液共存，（f）固液共存，（g）汽固共存等区域；和(h)汽-液-固三相共存线，(i)TTc、TTc、T=Tc的等温线。2.试定性讨论纯液体在等压平衡汽化过程中，M（=V、S、G）随T的变化（可定性作出M-T图上的等压线来说明）。六、证明题1.由式2-29知，流体的Boyle曲线是关于0TPZ的点的轨迹。证明vdW流体的Boyle曲线是0222ababVVbRTaVV/SS/LV/L三相线CPVG超临界流体VT=TbP=常数ST=TbP=常数GT=TbP=常数CPT=TbP=常数证明：001TTTVPVPVPPVRTPZ得由由vdW方程得03322VVabVRTVVabVRT整理得Boyle曲线0222ababVVbRTa第3章均相封闭体系热力学原理及其应用一、是否题1.热力学基本关系式dH=TdS+VdP只适用于可逆过程。（错。不需要可逆条件，适用于只有体积功存在的封闭体系）2.当压力趋于零时，0,,PTMPTMig（M是摩尔性质）。（错。当M＝V时，不恒等于零，只有在T＝TB时，才等于零）3.纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，fRTddGln。（错。应该是igGG00lnPfRT等）4.当0P时，Pf。（错。当0P时，1Pf）5.因为PdPPRTVRT01ln，当0P时，1，所以，0PRTV。（错。从积分式看，当0P时，PRTV为任何值，都有1；实际上，0lim0BTTPPRTV6.吉氏函数与逸度系数的关系是ln1,,RTPTGPTGig。（错,(),(TGPTGigfRTPln)1）7.由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。（错。因为：0102011102221122,,,,,,,,PTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMigigigig）三、填空题1.状态方程PVbRT()的偏离焓和偏离熵分别是bPdPPRTbPRTdPTVTVHHPPPig00和0ln0000dPPRPRdPTVPRPPRSSPPPig；若要计算1122,,PTHPTH和1122,,PTSPTS还需要什么性质？igPC；其计算式分别是1122,,PTHPTHdTCPPbdTCbPbPTHTHTHPTHTHPTHTTigPTTigPigigigig2121121212111222,,和1122,,PTSPTSdTTCPPRdTTCPPRPPRPTSPTSPTSPTSPTSPTSTTigPTTigPigigigig2121120102010201110222lnlnln,,,,,,。2.对于混合物体系，偏离函数中参考态是与研究态同温．同组成的理想气体混合物。五、图示题1.将下列纯物质经历的过程表示在P-V，lnP-H，T-S图上(a)过热蒸汽等温冷凝为过冷液体；(b)过冷液体等压加热成过热蒸汽；(c)饱和蒸汽可逆绝热膨胀；(d)饱和液体恒容加热；(e)在临界点进行的恒温膨胀.解：edcbaVPedcbaHlnPedcbaST第4章非均相封闭体系热力学一、是否题1.偏摩尔体积的定义可表示为iixPTinPTiixVnnVV,,,,。(错。因对于一个均相敞开系统，n是一个变数，即0,,inPTinn)2.对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。（错。V，H，U，CP，CV的混合过程性质变化等于零，对S，G，A则不等于零）3.对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。因isEMMM）4.体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。（错。同于4）5.理想气体有f=P，而理想溶液有iiˆ。（对。因iiiiiiisiisiPfPxxfPxfˆˆ）6.温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。（错。总熵不等于原来两气体的熵之和）7.因为GE(或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i与压力无关．（错。理论上是T，P，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为T和组成的函数）8.纯流体的汽液平衡准则为fv=fl。（对）9.混合物体系达到汽液平衡时，总是有livilvliviffffff,,ˆˆ。（错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）10.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。（对。）、填空题1.填表偏摩尔性质(Mi)溶液性质(M)关系式(iiMxM)iixfˆlnlnfiiixfxfˆlnlniˆlnlniixˆlnlnlniRTGEiiExRTGln2.有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积的模型是)1(),1(122211bxVVaxVV，其中V1，V2为纯组分的摩尔体积，a，b为常数，问所提出的模型是否有问题？由Gibbs-Duhem方程得，bVxVxa1122，a,b不可能是常数，故提出的模型有问题；若模型改为)1(),1(21222211bxVVaxVV，情况又如何？由Gibbs-Duhem方程得，bVVa12，故提出的模型有一定的合理性_。3.常温、常压条件下二元液相体系的溶剂组分的活度系数为32221lnxx（,是常数），则溶质组分的活度系数表达式是2ln3121232xx。解：由0lnln2211dxdx，得121122222122121233232lnlndxxxdxxxxxdxdxdxxd从1021此时x至任意的1x积分，得31211021122323321lnln111xxdxxxxxx五、图示题1.下图中是二元体系的对称归一化的活度系数21,与组成的关系部分曲线，请补全两图中的活度系数随液相组成变化的曲线；指出哪一条曲线是或12~x；曲线两端点的含意；体系属于何种偏差。21,21,01x101x1解，以上虚线是根据活度系数的对称归一化和不对称归一化条件而得到的。第5章非均相体系热力学性质计算一、是否题1.在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。（错，在共沸点时相同）2