化工热力学 陈新志第1章(习题思路)
化工热力学各章节习题
化工热力学各章节习题第一章 绪论一、选择题(共3小题，3分)1、(1分)关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ） 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、(1分)关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ） （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。
3、(1分)关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ）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.相平衡研究参考答案一、选择题(共3小题，3分) 1、(1分)C 2、(1分)B 3、(1分)C第二章 流体的PVT 关系一、选择题(共17小题，17分)1、(1分)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（ ）。
A ．饱和蒸汽 B.饱和液体 C ．过冷液体 D.过热蒸汽2、(1分)超临界流体是下列 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 c3、(1分)对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于 。
A. 0 B. 1 C. 2 D. 34、(1分)0.1Mpa ,400K 的2N 1kmol 体积约为__________A 3326LB 332.6LC 3.326LD 33.263m5、(1分)下列气体通用常数R 的数值和单位，正确的是__________AK kmol m Pa ⋅⋅⨯/10314.833 B 1.987cal/kmol K C 82.05 K atm cm /3⋅ D 8.314K kmol J ⋅/6、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。
第1章化工热力学 陈新志
化工过程
开发、设计、 操作、优化
三传 一反 + 热 力 学
化工热力学的作用
冰箱、空调的工作原理如何？ 无水乙醇价格是95%酒精的两倍，哪一部分的成本提高了？( 共沸点) 植物有效成分提取，超临界流体萃取效率高？萃取剂为何常 选CO2？(超临界液体的溶解度、临界点条件) 石墨金刚石？需要什么条件？ 使导弹的落点更准确，也需要应用热力学(苛刻条件下的性质) 用过Aspen-Plus吗？您知道其热力学性质计算原理和模型吗？ 热力学模块的计算占时达到50%！
p
ig ig ig H T H T C 2 1 p (T )dT T1
T2
引入反映体系特性的模型
p V b RT ap 2 T
C ig p cd T
普遍化关系式的推导
dH TdS Vdp H S V T V V T T p p T p T V dH V T dp T p
制冷循环的原理
重要指标
制冷效率
放热Q 4
冷环境
Q H H 4s COP 0 1s Ws H 2 H 1s
4s
冷却冷凝器
3
2 （节流阀） （压缩机）
输入功 Ws
H 0
5S 01 1s汽化器吸热Q0（制冷量）
冷库
超临界CO2萃取技术
超临界流体物性
• 扩散系数大、粘度低 • 密度接近于液体,对固体的 溶解度大
化工热力学
真实体系(真实气体、非理想溶液)
– 状态方程模型、活度系数模型 – van der Waals, SRK, PR, Martin-Hou EOS p=p(V，T) – – – – – – – – 如
化工热力学答案_陈新志
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(以V表示)或 (以P表示)。
3. 封闭体系中的1mol理想气体(已知)，按下列途径由T1、P1和V1可 逆地变化至P2，则
为了确定初、终态的相态，由于初．终态的温度均低于Tc，故应查 出初、终态温度所对应的饱和蒸汽压(附录C1)，P1s=0.02339MPa；P2s=8.581MPa。体系的状态变化如下图所示。
计算式如下 由热力学性质计算软件得到， 初态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和； 终态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和； 另外，，得到和 所以，本题的结果是
四、计算题
1. 在常压和0℃下，冰的熔化热是334.4Jg-1，水和冰的质量体积分 别是1.000和1.091cm3 g-1，且0℃时水的饱和蒸汽压和汽化潜热 分别为610.62Pa和2508Jg-1，请由此估计水的三相点数据。
解：在温度范围不大的区域内，汽化曲线和熔化曲线均可以作为直线处 理。
对于熔化曲线，已知曲线上的一点是273.15K，101325Pa；并能计算 其斜率是
值，都有；实际上， 6. 吉氏函数与逸度系数的关系是。（错 ） 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
化工热力学第1章习题解答
习题第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。
）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⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T 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。
）4. 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）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 )，则所做的以V 表示)(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 = 1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。
B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =21ln P P RT ，∆U = 0 ，∆H = 0 。
C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211ig P C Rig 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 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。
第1章 绪论
体积,V----volume, m3 (或l, ml) 压力，p----absolute pressure, MPa (atm,) 能量，E----energy, Joule, J(Nm)
化学工业出版社
化学工业出版社
推算这些性质，需要输入物质的基 础数据，如分子量、正常沸点、临界参 数、蒸汽压甚至混合物的共沸点等性质。 教材的附录中列出了部分物质的基础数 据。
化学工业出版社
●热力学基本概念回顾 热力学基本概念回顾
▲系统与环境→物质与能量的交换 封闭系统 敞开系统 孤立系统 ▲ 强度性质与容量性质 与系统的物质量无关的性质称为强度性质， 如系统的温度T、压力P等。反之，与系统中 物质量的多少有关的性质称为容量性质，如 系统的总体积Vt、总内能Ut等。单位质量的容 量性质即为强度性质。
面向21世纪课程教材 面向 世纪课程教材
化工热力学
陈新志、蔡振云、胡望明等编
化学工业出版社
绪论 Introduction
●化工热力学的目的、意义和范围
▲Thermo-dynamics，是讨论热与功的转化规律。经 典热力学建立在热力学三个基本定律之上。运用数 学方法，可以得到热力学性质之间的关系。 ▲本课程的主要目的是运用经典热力学原理来解决如 下实际问题： (1)过程进行的可行性分析和能量有效利用； (2)平衡状态下的热力学性质计算。即流体的性质随 着温度、压力、相态、组成等的变化。 计算机的广泛应用为化工过程设计所需热力学 数据的获取，以及模型化提供了强有力的基础。
化学工业出版社 ห้องสมุดไป่ตู้
●热力学基本量纲
关于热力学SI（International System of Units) Time , t----second, s Length, l----meter, m Mass, m----kilogram, Kg Force, F----newton,N (F=ma) Temperature,T----Kelvin tem., K (temperature,t---- Celsius tem., ℃ Fahrenheit tem., ℉) T(K)=t(℃)+273.15 t(℉)=1.8t(℃)+32
化工热力学课后习题答案
sv sl sv sl 1、表达纯物质的汽平衡的准则有 G (T ) = G (T )或G T ,V = G T ,V （吉氏函数） 、 dT
V sv
(
)
(
)
∆H vap T∆V vap
（Claperyon
（Maxwell 等面积规则） 。它们能（能/不能）推广到其它类型的相平衡。 方程） 、V 2、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。
s 汽化曲线方程是 P = 610.62 + 2.4688(T − 273.15)
2508 = 2.4688 8.314 × 273.15 273.15 × -1 610.62 PaK
解两直线的交点，得三相点的数据是： Pt = 615.09 Pa， Tt = 273.1575 K 2. 试由饱和蒸汽压方程（见附录 A-2） ，在合适的假设下估算水在 25℃时的汽化焓。
T2 T 终态的温度分别为 T1 和 T2，则该过程的 ；同样，对于初、终态压力相等的过程有 （对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。 ）
1
∆U = CV dT
∫
T2
∆H = C P dT
T1
∫
。
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 W = RT ln Pf Pi Wrev = RT ln Vi V f (以 V 表示)或 rev (以 P 表示)。
化工热力学参考答案_陈新志
化工热力学答案第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, 5. （对。
⎥⎦⎢⎣⎭⎝1= 0 ，⎥⎦⎢⎣⎭⎝1∆H =1121T P P C igP C Rig P⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。
4. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。
5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。
四、计算题1. 某一服从P （V-b ）=RT 状态方程（b 是正常数）的气体，在从1000b 等温可逆膨胀至2000b ，所做的功应是理想气体经过相同过程所做功的多少倍？解：000722.12ln 9991999ln ln ln1212=⎪⎭⎫⎝⎛=----=V V RT b V bV RT W W igrevEOS rev2.对于igPC 为常数的理想气体经过一绝热可逆过程，状态变化符合下列方程 γγ)1(1212-⎥⎦⎤⎢⎣⎡=P P T T，其中ig Vig P C C =γ，试问，对于2cT bT a C igP++=的理想气体，上述关系式又是如何? 以上a 、b 、c 为常数。
解：理想气体的绝热可逆过程，W dU -=δ3. 一个0.057m 3气瓶中贮有的1MPa 和294K 的气柜中，当气瓶中的压力降至0.5MPa 气体)解：（a n ∆ (b)2=T n ∆）2. ）3. 所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1。
（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。
化工热力学(第二、三版_陈新志)课后习题答案
第1章绪言一、是否题3. 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）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。
）第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程一、是否题2. 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。
）3. 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。
）4. 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。
（错。
如温度大于Boyle温度时，Z＞1。
）7. 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。
）8. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热力学能相等。
（错。
它们相差一个汽化热力学能，当在临界状态时，两者相等，但此时已是汽液不分）9. 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。
）10. 若一个状态方程能给出纯流体正确的临界压缩因子，那么它就是一个优秀的状态方程。
（错。
）11. 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。
）12. 气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。
（对。
）13. 三参数的对应态原理较两参数优秀，因为前者适合于任何流体。
（错。
三对数对应态原理不能适用于任何流体，一般能用于正常流体normal fluid）14. 在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。
(错。
简单流体系指一类非极性的球形流，如Ar等，与所处的状态无关。
)二、选择题1. 指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为(C。
《化工热力学》详细课后习题答案解析(陈新志)
2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。
和，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，，，，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，，，）2. 封闭体系的体积为一常数。
（错）3. 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）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；同样，对于初、终态压力相等的过程有。
（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（其中），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 。
3. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P ，V )等温可逆地膨胀到(P ，V )，则所做的功为i i f f(以V 表示)或 (以P 表示)。
4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知)，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P，则mol ，温度为 和水 。
化工热力学详细课后习题答案陈新志
化工热力学详细课后习题答案陈新志化工热力学是化学工程领域的一门重要基础课程，它对于理解和设计化工过程具有至关重要的作用。
陈新志编写的相关教材中的课后习题，更是对课程知识的巩固和深化。
以下是为您提供的详细课后习题答案。
首先，我们来看第一章的习题。
例如，有一道关于热力学第一定律应用的题目。
题目中给出了一个化工过程中能量的输入和输出情况，要求计算系统的热力学能变化。
解题的关键在于准确列出能量平衡方程，将各种形式的能量转化为相同的单位进行计算。
根据输入能量总和减去输出能量总和等于系统热力学能变化的原理，逐步计算出结果。
第二章的习题往往涉及到热力学第二定律和熵的概念。
比如，有一个关于判断过程是否可逆以及计算熵变的问题。
要解决这类题目，需要先明确可逆过程的特征，即系统和环境之间的压力和温度差无限小。
然后，根据给定的条件计算出初态和终态的熵值，进而求出熵变。
如果熵变大于零，则过程不可逆；熵变等于零，则过程可逆。
第三章关于热力学性质的计算是重点和难点。
比如，有习题要求根据给定的状态方程计算物质的体积、压力、温度等热力学性质。
在解题时，需要熟练掌握各种状态方程的形式和应用条件，通过代数运算或者迭代法求解未知数。
再来看第四章相平衡的习题。
这部分通常会给出一些混合物的组成和温度、压力等条件，要求判断相态并计算各相的组成。
解题时，需要运用相律和相平衡准则，通过绘制相图或者利用数学方法求解方程组来得出答案。
第五章的化学平衡习题，经常涉及到化学反应的平衡常数计算和反应方向的判断。
例如，给定一个化学反应式和各物质的初始浓度，要求计算平衡常数和判断反应是否达到平衡。
这需要运用化学平衡的基本原理和公式，结合物质的热力学性质进行计算和分析。
第六章关于非均相系统热力学的习题，可能会考察界面现象和表面张力的相关知识。
比如，计算液体在毛细管中的上升高度或者固体颗粒在液体中的沉降速度等。
解题时，要运用相应的物理模型和数学公式，考虑表面张力和重力等因素的影响。