化工热力学

《化工热力学》课程综合复习资料

1、在某T, p下，测得某二元体系的活度系数值可用下列方程表示：In 1 x2（2 0.5x2）,

In 2 x i（2 0.5x i），i为基于Lewis —Randall规则标准状态下的活度系数。试问，这两个方程

式是否符合热力学一致性？

2、已知氯仿（1）和甲醇（2）组成的二元溶液，在50C时，各组分的无限稀释活度系数分别为i 2.3 ,

2 7.0，饱和蒸汽压分别为：p1 = 67.58kPa, p2 =仃.63kPa。请冋：（1）

假定该体系服从van Laar

方程，请计算50C时与X1=0.3成平衡关系的汽相组成0。（2）在50C时由纯组分混合形成1mol上述

溶液的△ G值。

3、在常压（101.325kPa下,二元体系氯仿（1）-甲醇（2）恒沸混合物的组成 X1=0.65，其沸点为53.5C,如果气相可视为理想气体，液相服从van Laar方程。并已知纯组分在53.5C下的饱和蒸汽压分别为：

S S

p

1 = 78.26kPa, p

2 = 64.53kPa。

求：（1） van Laar方程的常数；（2） 535C时与X1=0.25成平衡关系的汽相组成屮。

4、某换热器内，冷、热两种流体进行换热，热流体的流率为100kmol.h -1, C p =29 kJ.kmol -1.K-1,

温度从500K降为350K，冷流体的流率也是100kmol.h -1, C p =29 kJ.kmol -1.K-1，进入换热器

的温度为300K，换热器表面的热损失为87000 kJ.h -1，求该换热器的有效能损失及有效能利

用率。设 T0=300K。

5、苯（1）和环己烷（2）在303 K,0.1013 MPa下形成X1 = 0.7的溶液。已知此条件下 V1=89.96 cm3/mol , V2=109.4 cm3/mol，在该条件下两种物质的偏摩尔体积分别为 V1 =90.20 cm3/mol , V2 =110.69 cm3/mol , 求混合溶液体积V和超额体积V E分别是多少cm3/mol ?

6、乙醇（1）—苯（2）恒沸混合物的组成冷=0.448，其在常压（101.325kPa下的沸点为68.2 C,如果气相可

S 视为理想气体，液相服从van Laar方程。并已知纯组分在68.2 C下的饱和蒸汽压分别为： 5 =

66.87k P a, P； = 68.93kPa。求：（1） van Laar方程的常数；（2） 68.2 C时与.3成平衡关系的汽相组

成y

7、苯（1）-环己烷⑵恒沸混合物的组成冷=0.525，其在常压下（101.325 kPa）的沸点为77.4 C,

如果气相可视为理想气体，液相服从Van Laar方程。并已知纯组分在77.4 C下的饱和蒸汽

s s

压分别为：p1 =93.2 kPa, p2 =91.6 kPa。试求：（1） Van Laar方程的方程参数。（2）在77.4 C下与X1=0.7成平衡的汽相组成 y1。

《化工热力学》课程综合复习资料参考答案

1、解：利用Gibbs-Duhem 方程进行检验，若表达式符合热力学一致性，则应满足刀

X i din 丫=0

对二元系，有

x 1d in 1

x 2d in 2

由题知

d in x 2 - x 1( 2 x 2) X 2(2 xj 2(X 2 X 1)

dx 1

上式只有在X 1=X 2时才等于0,所以这两个方程不符合热力学一致性。

2、解：⑴ 对Van Laar 方程:

X 1=0.3时，两组分的活度系数为

0.3 in (1.8126 0.3)

0.7 in (1.048 0.7)

(0.3996) = — 1073.6 J/mol

3、解：（1）由于汽相可以视为理想气体，而液相为非理想溶液

•••汽相组成为：

%

X 1 1P1

°3

「

8126

67.58

0.740

p 49.68

0.3 1.8126 67.58 0.7 1.048

17.63=49.68 kPa

⑵ 在50C 由纯组分混合形成溶液 （组成X 1=0.3）的A G

值

G RT xjn( i X i )

RT xjn( 1X 1) x 2 ln( 2X 2)

X i

d in i dx 1

X 2

d i n

2

dx

d in 1

d in 1

dx 2 2 x 2

d i n 2 dx 1

2 x 1

X 1

d in 1 dx 1

A I 2 in 1 in 2.3 0.833 A 21 in 2 in 7.0 1.946

in 1

A 12

2

A 12X 1 0.833

in 2

1

A 21X 2

2

,0.833 0.3 1 -

1.946 0.7

1.946

0.5948

A 21X 2

A 2X

1 1.946 0.7 2

0.04676

0.833 0.3 1.8126

1.048

s

X 1 1Pl

y 2P X 2

s 2 p 2

s

X 1 1P 1

s X

2

2 p

2

G 8.314 (273.15 50)

8.314 323.15