化工热力学复习习题

EL E x E x
WL Wid Wac

WL T0 St
6．理想功和有效能的计算，见例题
判断、选择、填空题 1、若某系统在相同的始态和终态间，分别进行可逆与不可逆过程， × S不可逆 S可逆 则 。 × 2、热量总是由 TdS 给出。 √ 3、不可逆过程孤立系统的熵是增加的，但过程有效能是减少的。 4、可逆过程的有效能守恒。 √ 5、稳定流动过程的能量积累为零，熵的积累为零。 √ √ 6、合理用能的总则是按质用能，按需供能。 7、Wid具有状态函数的属性，而普通的Ws则是过程函数。√ × 8、有效能实际上就是理想功，即Wid=ΔEx。 9、从工程实际角度出发，合理用能的实质是（ A ）。 A．过程是否经济 B．功耗大小 C．能耗大小 D．理想功大小 10、从合理用能角度出发，低温流体在传热过程中，冷热流体的温 差一般要求（ B ）。 A．大 B．小 C．相等 D．可大可小
i G i G i [ ( nG ) ] T , P ,n i
n
j
( nA) Ai [ ]T , P ,n j i ni
7. 逸度的概念和三种逸度的定义式和相互间的关系 8．活度与活度系数的概念及定义式
ˆ /f ˆi f a i i
0
9．L—R定则表达式
id 0 ˆ fi x i fi
H=U+pV G=H-TS A=U-TS 热一、二律
四大微分方程式 Maxwell关系式
dU=TdS-pdV dH=TdS+Vdp dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp
第一、二关系式
三．热力学图表
p—T图，T—S图， lnp—H图，H—S图 水蒸汽表★ 会查用。 要求： ① 推导过程能看懂会推导，计算方法 要掌握，基本微分方程式必须牢记。 ② 热力学图表要求能认识图，会查找 数据，特别是T—S图。 VLE区来历 三相线来历 等V线 等p线 的变化规律 等H线 M=Mgx+（1-x）Ml S=Sgx+（1-x）Sl H=Hgx+（1-x）Hl

二．有关计算 1．能量平衡方程一般形式
C2 C2 C2 H gz H gz H gz Q w s d m 2 2 2 1 2 体系
封闭体系
dU=δq-δWS
H C 2
( nH ) i [ ]P , nS , n j i i H i ni
( nA) i [ ]T ,nV ,n j i ni
( nH ) Hi [ ]T , P ,n j i ni
i Ai
( nG ) i [ ]T , P , n j i ni
^
^
由H、S值计算 由图解积分计算 由普遍化法计算 由EOS法计算 的计算
（2） i 和 f
i
3．f与的计算
ˆ f 1 ln f X ln i X2
ln X i lni


4. ri的近似计算式 （1）wohl型Eq Margules Eq; Van Lear Eq等
9.
Ex Ex


不可逆过程 E x E x E L 12. 有效能效率 E EL x E 1 考虑数量、质量 E E x x 13. 热力学效率 Wac 产功过程 （仅考虑数量） Wid Wid 耗功过程 Wac 14. 有效能、无效能、理想功、损失功
z z Z
0
1
Z0
Z1
图
2-7 2-8
查值
普遍化关系式法重点是三参数
运用三参数普遍化关系式计算时，
一定是要注意普维法和普压法的应用条件。
判断、选择、填空题 1、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。 √ 2、物质的偏心因子ω是由蒸气压定义的，此ω具有压力的单位。× 3、纯物质的三相点温度随着所处压力的不同而改变。 × 4、纯物质由液体变成蒸气，必须经过汽化的相变化过程。× 5、纯物质的Virial系数，如B、C等，仅是温度和压力的函数。× 6、Virial方程中B12反映了异分子间的相互作用力，因此B12=0的气 体必定是理想气体混合物。 × 7、偏心因子是从( B )定义的。 （A）分子的对称性 （B）蒸气压性质（C）分子的极性 8、T温度下的过热纯蒸汽的压力p( B )。 （A）大于该温度下的饱和蒸气压 （B）小于该温度下的饱和蒸气压 （C）等于该温度下的饱和蒸气压
2 p p 0 0 2 1、纯物质的临界点关系满足（ V T ），（ V T ）。 2、正丁烷的偏心因子ω=0.193，临界压力pC=3.797MPa，则在 Tr=0.7时的蒸气压为（0.243 MPa）。
3、写出你所知道的气体状态方程的名称( 4个即可)。 4、维里系数B的物理意义是（两分子间的相互作用力），它的数 值通常与（系统的温度）有关。 5、对比态原理是指（任何气体或液体的对比体积（或压缩因子） 是相同，同时其他对比热力学性质之间也存在着较简单的对比态 关系）。
T—S图
判断、选择、填空题 1、对于混合系统，偏离函数中的参考态是（与研究态同温、同组 √ 成的理想气体混合物）。 2、偏离函数是两个等温状态的性质之差，因而不能用来计算性质 随着温度的变化。 × 3、偏离函数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。
4、偏离函数是指（气体在真实状态下的热力学性质与相同温度下
1
2
3(T降低 )
S
第四章 流体混合物（溶液）的热力学性质
一. 基本概念 1．偏mol性质定义
2．化学位
3．混合性质变化：
M M xi M i

0

4．超额性质：
M E M M id
M E M M id
5．混合过程的超额性质变化 6．恒T、P下，G—D Eq
X dM
有关真实气体计算的状态方程式很多，目前已提出的不 下300种，实际应用的也有150种之多，我们主要介绍 以上这些，重点掌握Virial Eq Virial Eq
PV B C D z 1 2 3 RT V V V
PV z 1 B ' P C ' P 2 D' P 3 RT
第三章
流体的热力学性质
一.基本概念 1．强度性质 2．广度性质（容量性质）
广度性质若为单位质量的性质，则为强度性质，
如mol热力学能能，偏mol性质。 3．偏微分、全微分、点函数、状态函数的概念 4．剩余性质的定义式
ME M M
二.热力学关系式 热力学性质的关系式，最基本的是四大微分方程， 由四大微分方程式，据数学关系推导出的Maxwell 关系式。 原始函数关系式
第二章
流体的pVT关系
一．p、V、T、CP是流体的最基本性质，是热力学计算基础 查找文献 实验得（实测） 计算 （由第二章介绍方法计算） 二．pVT数据的计算 1．理想气体：pV=RT （1mol）低压、高温
2．真实气体：主要有两种计算方法，一种 EOS法， 另一种普遍化关系法。
EOS法：Virial，VDW，R—K，S—R—K，P—R Eq 。
j i
第五章 化工过程的能量分析
一. 基本概念 1．热一律，热二律的实质 2．卡诺循环 ——热机转化的最大限度 3．热机效率 4．可逆、非可逆、自发和非自发
5．熵增原理、熵判据
6．可逆功、可逆轴功。 7．限质量体系、限容量体系 8. 稳流体系有效能： Ex=T0（S0-S）-（H0-H）
稳流过程的理想功： Wid=T0ΔS-ΔH=T0（S2-S1）-（H2-H1） 10. 有效能与理想功的联系 ΔEx=-Wid 11. 有效能衡算 可逆过程
T2 T1
功 ： 100% 有 效 能 。 恒温热源 变温热源
T2 T1 T平 T2 ln T1
Q H C P dT
物流某状态点i的有效能
Ex ,i T0 S0 Si H0 Hi
5.有效能损失和损失功计算
EL Wid Wac

EL T0 St T0 Ssys S环
（2）局部组成Eq （3）基团贡献关联式
Wilson Eq ; NRTC Eq
判断、选择、填空题 1、正规溶液混合焓变为零，混合体积为零。 × 2、对于理想溶液，i组分在溶液中的逸度系数和i纯组分的逸度系数 nM 相等。 √ Mi n i T , p ,n 3、偏摩尔量的定义可写为： 4、不同状态下的理想气体混合，焓、熵都守恒。 × 5、理想气体的焓、熵及Gibbs函数仅仅是温度的函数。 × 6、理想气体混合物就是一种理想的溶液。 √ 7、对于理想溶液来说，所有的超额性质均为零。 × 8、二元非理想溶液在溶质为极小浓度的条件下，其溶质与溶剂组 分分别遵守（ C）。 （A）两者均为Henry定律 （B）两者均为Lewis-Randall规则 （C） Henry定律和Lewis-Randall规则 9、对于理想溶液的性质，下列说法描述不正确的是（ B）。 （A）VE=0，SE=0 （B）ΔH=0，ΔS=0 （C）UE=0，GE=0 （D）ΔH=0，ΔG=RT∑xilnxi
i
i
0
化学位
( nU ) i [ ]nV ,nS ,n j i ni
偏摩尔性质
i
( nU ) Ui [ ]T , P , n j i Ui ni 偏摩尔内能：在T、P和其它 组分量nj均不变情况下，向 无限多的溶液中加入1mol的 组分i所引起的内能变化。
化学位：在V，S和其它组 分nj均不变情况下，向无 限多的溶液中加入1mol的 组分i所引起的内能变化。
普维法
普压法
A． 普维法： 以两项维里方程为基础，图 2—9 曲线上方， 或Vr≥2时用，
z 1
BPc Pr BP 1 RT RTc Tr
1
BPc B 0 B1 RTc
0.172 B 1.139 4.2 Tr
0.422 B 0.083 1.6 Tr
0
B. 普压法：图2—9曲线下方，或Vr＜2时用
2 gz Q Ws
稳定流动体系：
在不同条件下可以简化
2. 熵变计算
3．熵衡算方程
S S出 S产出 S积累
mi si T
T ''
'
一般式
Q
T
S 产出 S 积累
在特殊条件下可以适当地简化
4．有效能计算
热量：
T E x ,Q Q 1 0 T T 0 E x ,Q Q 1 T 平
ˆ ˆi a f i ˆ /f ˆ i f i 0 i X i xi f i
id
f 0 i L R f i
f 0 i HL K i
10. Q函数表达式
11. 理想溶液及性质
nG E / RT nQ 或 ln i n n i i T , P ,n j i T , P ,n ji
普遍化关系式法 ① 两参数通用Z图
z f Tr , Pr
z f Tr , Pr ,
s
由Tr，Pr查图得Z值
② pitzer三参数通用关系式
T 源自文库r Tc
P Pr Pc
r
1.0 (logPr )T 0.7
球形分子（Ar，Ke，Xe） ω=0
pitzer提出的三参数通用关系式有两个
，当气体处于理想气体状态下热力学性质之差，表达为：MR=MMig其中M=U、V、H、A、G、S等）。
p
C
1）过热蒸汽等温冷凝为过冷液体； 2）过冷液体等压加热成过热蒸汽； 3）饱和蒸汽可逆绝热膨胀； 4）饱和液体恒容加热； 5）在临界点进行的恒温膨胀
5 4 1
3(T降低 ) 2
V
T
4
C
5
1）过热蒸汽等温冷凝为过冷液体； 2）过冷液体等压加热成过热蒸汽； 3）饱和蒸汽可逆绝热膨胀； 4）饱和液体恒容加热； 5）在临界点进行的恒温膨胀

GE Q X i ln i RT

二．有关计算
1．偏mol性质的计算：截距法 公式法
M Mi M X R X R i R T . P . X l K . i
2．逸度与逸度系数的计算
（1）i和fi的计算：