化工热力学简答题复习
化工热力学简答题复习
问：什么是强度性质？ 答：强度性质表现出系统质的特性，与物质的量无关，没有加和性。如P,T等。 问：什么是剩余性质 (Residual properties)？ 答：剩余性质定义为在相同的T，P下真实气体的热力学性质与理想气体的热力学性质的差值。 问：剩余性质的数学定义式是什么？ 答: 剩余性质的数学定义式是MR=M-M* 问：剩余性质的基准态是如何选择？ 答：剩余性质的基准态的选择是任意的，常常出于方便，但通常多选择物质的某些特征状态作为基准。
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问： 什么是热的定义？ 答： 热的定义是通过体系的边界， 体系与体系 ( 或体系与环境 ) 之间由于温差而传递的能量。 问：热能不能贮存？ 答：热不能贮存，它只是能量的传递形式。 问：热是不是状态函数？ 答：热不是状态函数，它与过程变化的途径有关。 问：热的正副值是如何规定？ 答：习惯规定，体系吸热为正值，体系放热为负值。
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问：常用的状态函数有哪些？
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答：常用的状态函数有压力、温度、比容、内能、焓、熵、自由焓等。
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问：热力学变量可以分为几种？
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答：热力学变量可以分为强度量与广度量。
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问：什么是过程？
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答： 过程是指体系由某一平衡状态变化到另一平衡状态时所经历的全部状态的总和。
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问：化工热力学是以什么定律为基础？
问：化工热力学主要任务是什么？
问：化工热力学主要任务是什么？
答：化工热力学是以热力学第一、第二定律为基础。
答：化工热力学主要任务是研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用。
答：化工热力学主要任务是研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。
化工热力学复习题
《化工热力学》一、判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式（2分×5＝10分）1．熵增原理的表达式为：0≥∆S （ × ）2．二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数（√）3．RK 方程中，常数b a ,的混合规则分别为∑∑==iii M iii M b y b a y a （ × ）4．无论以Henry 定律为基准，还是以Lewis-Randall 规则为基准定义活度，活度和逸度的值不变。
（×） 5．烃类物系汽液平衡计算可以使用K 值法。
（ √ ） 二、 简答题 （8分×7＝56分）1．写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式，并对流体流经泵和流经换热器的系统进行适当的简化。
答：稳定流动系统的热力学第一定律表达式为：s W Q z g u H +=∆+∆+∆221(1) 流体流经换热器传质设备W s =0；另外，考虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势能项可以忽略，即0212≈∆u ，0≈∆z g ；因此，稳流系统热力学第一定律可化简为：Q H =∆(2) 流体流经泵、压缩机、透平等设备在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焓变相比较，可以忽略，即0212≈∆u ，0≈∆z g ；即：s W Q H +=∆若这些设备可视为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进一步可化简为：s W H =∆2．写出水在一定温度下的饱和蒸气压的获得方法。
在一定温度下水的蒸气压获得方法可以有以下几种： （1） 通过实验进行测量（2） 通过数据手册查找到相应的Antoine 常数，使用Antoine 方程进行计算 （3） 通过饱和水蒸气表查找3．有人提出用下列方程组来表示恒温、恒压下简单二元体系的偏摩尔体积2222221111)()(bxx a b a V V bx x a b a V V --+=---+=-式中：V 1和V 2是纯组分的摩尔体积，a 、 b 只是T 、P 的函数。
化工热力学试题及答案
化工热力学试题及答案一、选择题1. 热力学是研究物质宏观的（）性质和（）关系的科学。
A. 动态，运动B. 静态，运动C. 静态，平衡D. 动态，平衡答案：C2. 热力学第零定律主要阐述了（）。
A. 内能的存在B. 平衡状态的特点C. 熵的增加D. 热量传递答案：B3. 对于孤立系统来说，其熵不断（）。
A. 增加B. 减少C. 变化D. 维持不变答案：A4. 以下哪个是热力学第一定律？A. 能量守恒定律B. 熵增定律C. 熵减定律D. 完全合成反应律答案：A5. 热力学第二定律主要阐述了（）。
A. 熵的增加B. 熵的减少C. 热能转化效率D. 内能的转化答案：A二、问答题1. 请简要解释热力学第一定律的内容。
答案：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量在系统中的总量是守恒的。
即在一个孤立系统中，能量的增加（或减少）等于对外界做功与系统吸热之和，即ΔU = Q - W。
其中，ΔU代表系统内能的变化，Q代表吸热，W代表对外界做功。
2. 什么是熵？简要解释熵增定律。
答案：熵是系统混乱程度的度量，也可以理解为系统的无序程度。
熵增定律是热力学第二定律的核心表述，它指出孤立系统的熵总是不断增加的。
即系统的无序状态总是向更加无序的方向发展。
这个过程是不可逆的，熵增定律体现了自然界的不可逆性。
三、计算题1. 一个物质在常压下从298K变为328K，该物质对外界吸收了1000J的热量，求该物质的热容。
解答：根据热容的定义，热容C等于物质吸收的热量Q与温度变化ΔT的比值。
即C = Q / ΔT。
根据题目所给的数据，Q = 1000J，ΔT = 328K - 298K = 30K。
将数据代入公式计算得到热容C = 1000J / 30K = 33.33 J/K。
2. 已知某化学反应的焓变为-300 kJ/mol。
如果该反应的摩尔物质数量为2 mol，求该反应的总焓变。
解答：总焓变等于摩尔焓变乘以物质的摩尔物质数量。
化工热力学复习题答案
化工热力学复习题答案一、选择题1. 化工热力学中，下列哪个选项不是状态函数？A. 内能B. 焓C. 熵D. 功答案：D2. 在恒温恒压条件下，下列哪个过程是自发的？A. 熵增过程B. 熵减过程C. 熵不变过程D. 熵不变且能量守恒过程答案：A3. 理想气体在等温膨胀过程中，下列哪个说法是正确的？A. 内能不变B. 焓变不为零C. 熵增加D. 系统对外做功答案：C二、填空题1. 热力学第一定律表明能量守恒，其数学表达式为：ΔU = Q - W，其中ΔU代表______，Q代表______，W代表______。
答案：内能变化；系统吸收的热量；系统对外做的功2. 熵是表示系统无序程度的物理量，其单位是______。
答案：J/K3. 根据吉布斯自由能的定义，当ΔG < 0时，反应是______的。
答案：自发三、简答题1. 简述化工热力学中，理想气体状态方程的表达式及其物理意义。
答案：理想气体状态方程的表达式为PV = nRT，其中P代表压力，V代表体积，n代表摩尔数，R代表理想气体常数，T代表温度。
该方程表明，在一定温度和压力下，理想气体的体积与其摩尔数成正比。
2. 描述熵变的计算方法，并举例说明。
答案：熵变的计算方法通常基于可逆过程，其表达式为ΔS =∫(δQ/T)。
例如，对于一个等温过程，如果系统吸收的热量为Q，温度为T，则熵变为ΔS = Q/T。
四、计算题1. 已知某理想气体在等压过程中从状态1（P1=100kPa, V1=2m³）变化到状态2（P2=200kPa, V2=4m³），求该过程中气体的焓变ΔH。
答案：由于理想气体在等压过程中焓变ΔH等于恒压热容Cp乘以温度变化ΔT，而题目中未给出温度变化，因此无法直接计算ΔH。
但可以利用理想气体状态方程和焓的定义来求解。
首先，根据理想气体状态方程，可以求出状态1和状态2的温度T1和T2。
然后，利用焓的定义ΔH = CpΔT，计算出焓变。
化工热力学复习题及答案
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. 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⎰=21T T V dTCU ∆；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。
）6. 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） 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. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。
4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。
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。
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。
化工热力学复习题(汇总)
化工热力学简答题：1. 请写出维里方程。
V C V B RT PV Z 21++==2. 写出闭系非流动过程的能量平衡式。
ω-=∆q U3. 结合P-V 图说明多级压缩省功并且防止终温过高。
4. 熵产的大小与过程的不可逆程度有无关系？可逆过程有无熵产生？熵产与过程有关，不是状态函数， 不可逆程度越大，熵产越大，可逆过程无熵产。
5. 以T 为纵坐标、S 为横坐标绘出朗肯循环的T-S 图，并标明各条线表示的具体过程。
6. 请解释高级能量、低级能量和僵态能量。
高级能：理论上能完全转化为功的能量；低级能：理论上不能全部转化为功的能量；僵态能：完全不能转化为功的能量。
7. 单位能量所含的 用称为能级Ω。
能级的数值处于0和1之间，即0≤Ω≤1，请说明高级能量、低 1 级能量和僵态能量的能级。
0<...<1 08. 用和 无何者为高级能量，何者为僵态能量？㶲9. 请说明合理用能的基本原则。
（1）要能尽其用，防止能量无偿降级；（2）要采用最佳推动力的设计原则；（3）要合理组织能量梯级应用，采用能量优化利用方案。
10. 下图是一个有多股物流进出的敞开体系，请写出其熵变 的表达式。
∑∑-+∆+∆=ji g f opsysout mjsj in misi dt S S ds )()(11. 请说明 用与理想功是否等同。
12. 请说明两种损失。
㶲的损失可分为两部分，一部分称为内部损失，是由系统内部各个不可逆因素造成的㶲的损失；另一部分是外部损失，即系统向环境排出的能量中所包含的㶲的损失。
13. 请说明两种效率。
（1）第一定律效率η1：其定义是过程所期望的能量和实现期望所消耗的能量之比，即E E AN =η1;（2）第二定律效率η2：其定义是过程所期望的㶲和实现期望所消耗的㶲之比，η2=E E XA XN / 14. 热力学分析方法有能量恒算法、熵分析法和 用分析法，请说明对于只利用热能为主的场合和热过程中存在能量转化的场合分别可以采用哪种分析方法进行评价。
化工热力学
《化工热力学》一、简答题（共8题，共40分，每题5分）1.写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。
2.写出维里方程中维里系数B、C的物理意义，并写出舍项维里方程的混合规则。
3.请分别以水溶解度和辛醇/水分配系数为例，简述环境热力学中相关的关系和特点。
4.写出混合物中i组元逸度和逸度系数的定义式。
5.请写出剩余性质及超额性质的定义及定义式。
6.为什么K值法可以用于烃类混合物的汽液平衡计算？7.写出局部组成的概念及Wilson方程和NRTL方程的优缺点。
8.汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么？二、推导题（共2题，共15分，其中第一题8分，第二题7分）1.请推导出汽液相平衡的关系式。
（其中：液相用活度系数表示，以Lewis-Randell规则为基准；汽相用逸度系数表示。
）2.从上式出发，进行适当的假设和简化，推导出拉乌尔定律。
三、计算题（共4题，共45分，其中第一题15分，第二题15分，第三题5分，第四题10分）1.求某气体在473 K，30⨯105 Pa时，H m=?已知：pV m=R T+10-5p，其中：p单位Pa，V m单位m3·mol-1，C p id = 7.0+1.0⨯ 10-3T(J·mol-1·K-1)。
设：该饱和液体在273 K时，H m=0 (J·mol-1) 。
其中安托尼常数A=20.7，B=2219.2，C=-31.13。
（安托尼方程中压力p：Pa，T：K，压力用自然对数表示）（设Δz =1）2.二元溶液中组元1的逸度1ˆf为312111306040ˆxxxf+-=，求：(1)纯组元1的逸度*1f(2)组元1在溶液中的Henry常数k1(3)用x1表示的1γ表达式（基于Lewis-Randell规则）(4)用x1表示的1γ'表达式（基于Henry定律）3.例4-4其中：4.写出已知汽相组成（y1, y2,….,y n）及温度T，求露点压力p及与之相平衡的液相组成（x1, x2, ….x n）的计算过程。
化工热力学复习最终版
简答题1．为什么同系物的沸点和熔点随分子量的增加而增加？答：这是由于同系物具有相同的官能团，因此偶极距和第一电离势大致相同，但是极化率随分子量的增大而增大，而诱导作用和色散作用均随极化率的增大而增大，因而沸点、熔点增高，气化热和熔化热也增加。
注意：分子变大就加重，就不能灵活运动，因而需要更高的温度是分子具有更高的动能并无关系。
2．能否设计一套制冷实验装置获得绝对零度的低温？为什么？3．举例说明氢键及其作用。
答：（1）分子间熔沸点升高，分子内熔沸点降低，例如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45℃）比有分子间氢键的间位熔点（96℃）和对位熔点（114℃）都低。
(2) 溶解度增大。
HF和NH3在水中的溶解度比较大，就是这个缘故。
(3)粘度增大，例如甘油、磷酸等多羟基化合物，由于分子间有氢键，通常为粘稠状液体。
（4）密度液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，例如液态HF，在通常条件下，除了正常简HF分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n，分子缔合的结果会影响液体的密度。
4．根据热力学定律，谈谈怎样做到能量的合理利用？答：（1）防止能量无偿降级（2）采用最佳推动力的选择（3）合理组织能量多次利用，采用能量优化利用的原则5．Lennard-Jones位能函数在σ=r时是什么状态？答：Lennard-Jones 位能函数在σ时位能为零，此时吸引和排斥对位能的贡献相抵消，即排斥能和吸引能相等，此时的σ大约等于分子直径。
讨论题1. 根据所学的热力学知识，谈谈怎样做到能量的合理利用？ 答：合理用能总的原则，按照用户所需要能量的数量和质量来供给，需要注意：（1）防止能量无偿降级：避免用高温热源加热低温物料，或者将高压蒸汽节流降温、降压使用，增加设备的绝热保温性能。
（2）采用最佳的工艺方案：推动力越大，速率越大，设备投资费用可以减少，但是有效能损失增加，能耗增加。
推动力减小，可减小有效能损失，降低能耗，但要增加产量需要增加设备，投资增大。
化工热力学复习重点
化工热力学——复习重点一． 流体混合物（必背公式）重要的摩尔性质和偏摩尔性质摩尔性质M偏摩尔性质二． 化工过程能量分析（简答题）1. 稳态流动系统的热力学第一定律 [J/Kg]2. 常见稳流体系装置以及能量分析i M ∑==Ni ii x M M 1{}in P T i ti nM M ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=,,RTG Ei γln ∑==Ni i i Ex RT G 1ln γ{}in P T i E i n RT nG ≠⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂=,,)/(ln γf ln iiy f ˆln ∑==Ni i ii y fy f 1ˆln ln {}in P T i i i n f n y f≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=,,ln ˆln ϕln iϕˆln ∑==Ni i i y 1ˆln ln ϕϕ{}in P T i i n n ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=,,ln ˆln ϕϕ三．蒸汽动力循环与制冷循环（简答题）1.蒸汽动力循环能量分析(Energy Analysis)Turbine汽轮机：1 –2表示过热蒸汽在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程，对外所做轴功可由膨胀前后水蒸汽的焓值求出。
Condensor冷凝器：2 –3表示乏汽在冷凝器中的等温等压冷凝过程，放出的热量。
Pump水泵：3 –4表示冷凝水通过水泵由P3升压至P4的可逆绝热压缩过程，需要消耗的轴功。
把水看作是不可压缩流体，则Boiler锅炉：4 –1表示液体水在锅炉中被等压加热汽化成为过热蒸汽的过程。
工质在锅炉中吸收的热量。
2.制冷循环（单级制冷循环）能量分析(Energy Analysis) 1-2可逆绝热压缩过程：W s = H2－H1 kJ/kg2-4等压冷却、冷凝过程：q2 = H4 - H2 kJ/kg4-5节流膨胀过程：H5 = H45-1等压、等温蒸发过程：q0 = H1－H5 kJ/kg。
化工热力学复习题及答案.
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. 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⎰=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。
）6. 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） 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. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。
4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。
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 =1.980calmol -1 K -1。
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。
化工热力学复习题
化工热力学复习题1. 简述化工热力学的基本概念及其在化工过程中的重要性。
2. 列出并解释以下热力学基本定律：a. 零定律b. 第一定律c. 第二定律3. 描述焓变（ΔH）和熵变（ΔS）的概念，并解释它们在化学反应中的作用。
4. 说明理想气体状态方程及其适用范围。
5. 讨论在化工过程中如何计算反应的吉布斯自由能变化（ΔG）。
6. 阐述化学势的概念及其在多组分系统中的意义。
7. 列出并解释以下热力学性质：a. 内能（U）b. 焓（H）c. 熵（S）d. 吉布斯自由能（G）e. 亥姆霍兹自由能（A）8. 描述卡诺循环的原理及其在热力学效率分析中的应用。
9. 计算并解释在恒压条件下，1摩尔理想气体从298K升温至500K时的焓变。
10. 讨论在实际化工过程中，非理想气体行为对过程设计和操作的影响。
11. 说明如何使用范特霍夫方程来预测化学反应的平衡常数随温度变化的趋势。
12. 描述并解释热力学稳定性的概念及其在化工系统设计中的应用。
13. 计算并解释在恒容条件下，1摩尔水从液态转变为气态时的熵变。
14. 讨论在化工过程中，如何利用热力学数据预测和优化反应路径。
15. 描述并解释热力学第一定律在能量守恒和能量转换中的应用。
16. 讨论在化工过程中，如何利用热力学第二定律来评估过程的可逆性和效率。
17. 计算并解释在恒压条件下，1摩尔理想气体从1大气压膨胀至10大气压时的吉布斯自由能变化。
18. 讨论在化工过程中，如何利用热力学性质来设计和优化分离过程。
19. 描述并解释在多组分系统中，化学势与组分活度的关系。
20. 计算并解释在恒容条件下，1摩尔理想气体从1大气压压缩至0.5大气压时的内能变化。
化工热力学复习题
化工热力学复习题### 化工热力学复习题#### 1. 基本概念1.1 定义化工热力学中的“系统”和“环境”。
1.2 解释什么是“状态函数”和“过程函数”。
1.3 描述“热力学平衡”的条件。
#### 2. 热力学第一定律2.1 简述热力学第一定律的基本原理。
2.2 举例说明如何应用能量守恒定律解决实际问题。
2.3 区分“可逆过程”与“不可逆过程”。
#### 3. 热力学第二定律3.1 描述热力学第二定律的两种表述方式。
3.2 解释“熵”的概念及其在热力学中的重要性。
3.3 举例说明熵增原理在化工过程中的应用。
#### 4. 理想气体4.1 定义理想气体，并解释其基本假设。
4.2 推导理想气体状态方程。
4.3 讨论理想气体的内能和焓。
#### 5. 实际气体行为5.1 讨论实际气体与理想气体的差异。
5.2 解释范德华方程和其应用。
5.3 描述实际气体的压缩因子及其意义。
#### 6. 相平衡6.1 解释相平衡的概念及其重要性。
6.2 推导拉乌尔定律和亨利定律。
6.3 描述相图的绘制方法和应用。
#### 7. 化学反应平衡7.1 定义化学平衡常数。
7.2 描述勒夏特列原理及其在化工中的应用。
7.3 讨论温度、压力和浓度对化学反应平衡的影响。
#### 8. 热力学循环8.1 描述卡诺循环的基本原理。
8.2 推导热机效率的表达式。
8.3 讨论制冷循环和热泵循环。
#### 9. 多组分系统9.1 定义多组分系统并解释其热力学特性。
9.2 讨论多组分系统的相图。
9.3 解释化学势和吉布斯相律。
#### 10. 热力学在化工中的应用10.1 讨论热力学在分离过程（如蒸馏、吸收）中的应用。
10.2 描述热力学在化学反应工程中的作用。
10.3 举例说明热力学在材料科学中的应用。
#### 复习题答案提示：- 对于每个问题，首先定义相关术语和概念。
- 通过公式和图表来解释原理和过程。
- 给出实际例子来展示理论在化工中的应用。
化工热力学大题
Ps 0.101325 MPa， H sl 419.04 Jg-1， S sl 1.3069 J g-1K-1, V sl 1.0435 cm3 g-1,
V T
P
dV sl dT
0.0008 cm3 g-1
K-1
P P=20MPa
P=2.5MPa P=.101325MPa
T=100℃
V
解：体系有关状态点如图所示 所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由
，Vcij
0.5 Vc1i 3
VC1j3
3 ， Z cij 0.5 Z ci Z cj
，
ij 0.5 i j
11. 请分别以水溶解度和辛醇/水分配系数为例，简述环境热力学中相关的关系和特点。
答：水溶解度和辛醇/水分配系数是环境热力学中最特征的内容
(1) 水溶解度：典型的液液平衡、固液平衡和气液平衡，只是在环境问题中，平衡体系中的溶剂是
273
kJ·mol-1
Vm=RT/p+10-5
T V V 10 5 T
H
2
30105 10 5 dp 30
0
J·mol-1
Hm
0 Hm
vH
H ig
H
2
174.11
kJ·mol-1
5. 答：分步步骤如下：
(1)
f1
dfˆ1 dx1
x1 1
4 12x1 9x12
x1 1
a bx1 x2 0 ，因此，该表达式不合理。
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。
化工热力学试题及答案
化工热力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 化工热力学中，下列哪种物质的焓变是正值？A. 冰融化成水B. 氢气燃烧C. 铁的氧化D. 水蒸发答案：B2. 绝对零度是：A. -273.15℃B. 0℃C. 273.15℃D. 100℃答案：A3. 根据热力学第一定律，下列哪种情况下系统内能不变？A. 系统对外做功B. 系统吸收热量C. 系统与外界无能量交换D. 系统对外做功且吸收热量答案：C4. 热力学第二定律表述的是：A. 能量守恒B. 热能自发地从高温物体传递到低温物体C. 热能自发地从低温物体传递到高温物体D. 系统熵总是增加的答案：D5. 熵是热力学中用来描述的物理量：A. 能量B. 温度C. 混乱度D. 压力答案：C6. 卡诺循环的效率与下列哪个因素有关？A. 工作介质B. 工作温度C. 环境温度D. 所有选项答案：D7. 理想气体的内能仅与温度有关，这是因为：A. 理想气体分子间没有相互作用力B. 理想气体分子间有相互作用力C. 理想气体分子间有相互作用力，但可以忽略D. 理想气体分子间没有相互作用力，但可以忽略答案：A8. 根据理想气体状态方程，下列哪种情况下气体体积不变？A. 温度增加，压力增加B. 温度不变，压力增加C. 温度增加，压力不变D. 温度增加，压力减少答案：B9. 范德华方程修正了理想气体方程的哪一点？A. 分子间无相互作用力B. 分子间有相互作用力C. 分子间有相互作用力，但可以忽略D. 分子体积可以忽略答案：B10. 热力学第三定律表述的是：A. 绝对零度不可达到B. 绝对零度可以轻易达到C. 熵在绝对零度时为零D. 熵在绝对零度时为常数答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律可以表示为：能量守恒定律，即 _______。
答案：ΔU = Q - W2. 绝对零度是温度的下限，其值为 _______。
答案：-273.15℃3. 热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为 _______ 而不产生其他效果。
化工热力学复习题
化工热力学复习题一、填空题1、与环境之间无物质传递的系统成为____________，它又可以分为___________和____________________。
与环境之间有物质传递的系统称为_______________。
与环境之间既无物质又无能量传递的系统称为______________。
（P3）2、按应用对象的差异，我们将应用部分划分为__________________、____________________和_____________________________。
（P4）3、热力学性质的表达主要有_______、_________和_____________三种形式。
（P4）4、流体的性质有_________________和__________________之分。
（P5）5、状态函数的特点是______________________________________________。
（P6）6、1Mpa=_____Pa=___bar=_____________atm=_______________mmHg。
（P8）7、普适气体常数R=______MPa·cm3·mol-1·K-1=_______bar·cm3·mol-1·K-1 =_________J·mol-1·K-1=_________cal·mol-1·K-1。
（P8）8、状态方程可以___________________________、_______________________和_____________________。
（P12）9、纯物质在一定温度（<Tc）下，能使气液共存的压力即为___________。
（P23）10、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是__________的（相同/不同）；一定温度下的泡点与露点，在P-T图上是____________的（重叠/分开）；而在P-V图上是____________的（重叠/分开）；泡点的轨迹称为______________；露点的轨迹为_____________________；饱和气液相线与三相线所包围的区域称为_________________。
化工热力学考试题和答案
化工热力学考试题和答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 化工热力学中，下列哪个参数是状态函数？A. 热量B. 功C. 焓D. 熵答案：C2. 理想气体的内能仅与下列哪个参数有关？A. 压力B. 体积C. 温度D. 摩尔数答案：C3. 根据热力学第二定律，下列哪个过程是不可能发生的？A. 自然界中热量自发地从高温物体传递到低温物体B. 自然界中热量自发地从低温物体传递到高温物体C. 气体自发地膨胀做功D. 气体自发地收缩做功答案：B4. 熵变ΔS的计算公式为：A. ΔS = Q/TB. ΔS = ΔH/TC. ΔS = ΔU/TD. ΔS = ΔG/T答案：A5. 根据吉布斯自由能变化（ΔG）的符号，下列哪个过程是自发的？A. ΔG > 0B. ΔG < 0C. ΔG = 0D. ΔG可以是任意值答案：B6. 理想气体在等温过程中的压缩因子Z是多少？A. Z > 1B. Z < 1C. Z = 1D. Z = 0答案：C7. 相律的表达式为：A. F = C - P + 2B. F = C - P + 1C. F = C - P - 1D. F = C - P - 2答案：B8. 理想溶液的混合热ΔHmix是多少？A. ΔHmix > 0B. ΔHmix < 0C. ΔHmix = 0D. ΔHmix可以是任意值答案：C9. 根据范特霍夫方程，下列哪个参数与反应的平衡常数K有关？A. 温度B. 压力C. 摩尔数D. 体积答案：A10. 真实气体的压缩因子Z与理想气体的压缩因子1相比，通常：A. Z > 1B. Z < 1C. Z = 1D. Z可以是任意值答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律的数学表达式为：ΔU = Q - W，其中ΔU代表______，Q代表______，W代表______。
答案：内能变化；热量；功2. 根据热力学第二定律，不可能将热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化，这被称为______。
化工热力学复习题(附答案)
化工热力学复习题一、选择题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 超临界流体 过热蒸汽2. 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3. 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 xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ C. 1y x Z Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭D. 1y Z xZ y y x x Z ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 4. 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 =+5. 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 。
6. 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。
7. 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 2d lnγ2/dX 2 = 0b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 08. 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9．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。
化工热力学每日复习(1)-简答题
焓变和熵变表达式：
因此:
教师点评：第三章中除了学习 Maxwell 方程，气体变化的虚拟路径也是一个重要 内容，它可以使同学们了解从理想状态变化到非理想状态的气体，如何设计路径 可以有助于简化计算
7. 以下两题选做任意一题 A 题：（1）在 T-S 图上示意性地画出下列卡诺循环和朗肯循环过程，并对过程做
根据制冷循环过程，空调释放到房间内的热量为驱动压缩机消耗电能 W 与 从大气里取出热量 Q 之和，而电暖气释放热量仅为 W，即便考虑到损耗，Q+W 也高于 W，因此空调制热量高于电暖气。
教师点评：无论是蒸汽动力循环还是制冷循环，都具有一定共同规律。（逆） 卡诺循环理想程度高、效率高，但是难于实现。难于实现的理由基本可归纳为混 合相态（出现气泡、液滴等）导致的设备损坏、绝热做功难于实现等。朗肯循环 或蒸气压缩制冷循环都是对理想循环的改进，常见的做法都是通过过热或过冷， 减小混合相态出现的几率。
(4) 流体流经泵、压缩机、透平等设备
在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焓变相比较，可以忽略，即
1 2
u 2
0，
gz
0 ；即： H
Q
Ws
若这些设备可视为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么
进一步可化简为： H Ws
教师点评：（1）和（2）两道题考察的是热力学第一定律，它是能量守恒的基础，
传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进一步可化简为： H Ws
(2) 节流阀
Ws=0；另外，考虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势 能项可以忽略，即 1 u 2 0 ， gz 0 ；因此，稳流系统热力学第一定律可化简
2 为： H Q
2． 写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式，并对流体流经泵和流经
化工热力学 简答题
1. 剩余性质： 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。
2. 偏心因子： 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。
3. 偏摩尔性质在T 、P 和其它组分量n j 均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的一系列热力学性质的变化。
4. 由热力学第二定律，对P 相C 个组分体系，相平衡条件是，μiα= μi β= μi γ= …… = μi P （i = 1，2，3，……，C ）用逸度可表示为，^f iα=^f i β=^f iγ= …… =^f iP（i = 1，2，3，……，C ）5. 超额性质的定义是 M E= M –Mid，表示相同温度、压力和组成下，真实溶液与理想溶液性质的偏差。
ΔM E与M E意义相同。
其中G E是一种重要的超额性质，它与活度系数相关。
6. 理想溶液有二种模型（标准态）：^f i id = X i f i （LR ） 和^f i id= X i k i （HL ）有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。
7．活度的定义是， 或活度的物理意义是，活度是相对逸度，对理想溶液活度就是浓度，对非理想溶液活度 是校正浓度。
8. 理想朗肯Rankine 循环有哪四个设备组成？简述该循环的工作原理.蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。
9. .试述理想功的定义，给出稳流过程理想功的计算式。
理想功是指体系从一状态变化到另一状态过程中，在一定的环境下，以完全可逆方式 进行时，理论上可能产生的最大功或理论上必须消耗的的最小功。
稳流过程理想功的计算式是，W id = H 2 – H 1 – T 0（S 2 –S 1 ） 式中1—系统进口状态，2--系统出口状态。
锅炉透平水泵冷凝器过热器23413 → 4水在水泵中被压缩升压。
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• 问：什么是一般能量平衡方程？ • 答： • 问：什么是能量平衡方程在对化工机器：如膨胀机，压缩 机等？ • 答： • 问：什么是能量平衡方程在对化工设备类：如反应器，热 交换器，传质阀门，管道等？ • 答： • 问：什么是能量平衡方程在对化工机器的绝热过程？ • 答： • 问：什么是能量平衡方程在对对喷嘴，如喷射器是通过改 变流体截面以使流体的动能与内能发生变化的一种装置？
• 问：什么是强度性质？ • 答：强度性质表现出系统质的特性，与物质的量无关，没 有加和性。如P,T等。 • 问：什么是剩余性质 (Residual properties)？ • 答：剩余性质定义为在相同的T，P下真实气体的热力学 性质与理想气体的热力学性质的差值。 • 问：剩余性质的数学定义式是什么？ • 答: 剩余性质的数学定义式是MR=M-M* • 问：剩余性质的基准态是如何选择？ • 答：剩余性质的基准态的选择是任意的，常常出于方便， 但通常多选择物质的某些特征状态作为基准。
• 问：是否有理想气体？ • 答：严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下， 真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理， 以便简化问题。 • 问：理想气体状态方程是什么？ • 答：理想气体状态方程是最简单的状态方程： • 问：如何定义纯物质的偏心因子？ • 答：纯物质的偏心因子是根据物质的蒸气压来定义的。 • 问：能否测定纯物质的偏心因子？ • 答：任何流体的值都不是直接测量的，均由该流体的临界 温度、临界压力值及=0.7时的饱和蒸气压来确定。
• 问：为什么要研究流体的pVT关系？ • 答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p、 体积V和温度T是流体最基本的性质，并且是可以通过实 验直接测量的。而许多其它的热力学性质如内能U、熵S、 Gibbs自由能G等都不能直接测量，它们需要利用流体的p –V –T数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一 些概念如逸度等也通过p –V –T数据和热力学基本关系式 进行计算。因此，流体的p –V –T关系的研究是一项重要 的基础工作。 • 问：理想气体的特征是什么？ • 答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互 作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体。
• 问：化工热力学是以什么定律为基础？ • 答：化工热力学是以热力学第一、第二定律为基 础。 • 问：化工热力学主要任务是什么？ • 答：化工热力学主要任务是研究化工过程中各种 能量的相互转化及其有效利用。 • 问：化工热力学主要任务是什么？ • 答：化工热力学主要任务是研究各种物理和化学 变化过程达到平衡的论极限、条件和状态。
• 问： 如何选择水的剩余性质的基准态？ • 答：水，是以三相点为基准，令三相点的饱和水 H=0, S=0. 问： 如何选择气体的剩余性质的基准态？ • 答：对于气体，大多选取1atm(101325Pa)，25℃(298K) 为基准态，实际上，无论基准态的温度选取多少，其压力 应该是足够低，这样才可视为理想气体。 • 问：什么是偏摩尔性质的物理意义？ • 答：偏摩尔性质的物理意义: 是在给定的T、p和组成下,向 含有组分i的无限多的溶液中加入1摩尔的组分i所引起一系 列热力学性质的变化。事实上,溶液的各组分均匀混合,且 不再具有单独存在时的性质。
• 问：常用的状态函数有哪些？ • 答：常用的状态函数有压力、温度、比容、内能、 焓、熵、自由焓等。 • 问：热力学变量可以分为几种？ • 答：热力学变量可以分为强度量与广度量。 • 问：什么是过程？ • 答： 过程是指体系由某一平衡状态变化到另一平 衡状态时所经历的全部状态的总和。
• 问：什么是可逆过程的定义？ • 答：可逆过程定义为：某一过程完成后，如果令 过程逆行而能使过程中所涉及的一切 ( 体系与环 境 ) 均能完全回复到各自的原始状态而不留下任 何痕迹，此过程称为可逆过程。 • 问：摄氏温标与绝对温标的换算关系是什么？ • 答：摄氏温标与绝对温标的换算关系为 T(K)=t( ℃)+273.15 问：华氏温标与摄氏温标的换算关系是什么？ • 答： 华氏温标与摄氏温标的换算关系为： t( ℃)= [t( ° F) -32] × 5/9
• 问：有哪些类型的混合规则？ • 答：常用的混合规则包括适用于压缩因子图的虚拟临界性 质的混合规则、维里系数的混合规则以及适用于立方型状 态方程的混合规则。 • 问：什么是热？ • 答：热是能的一种。 • 问：热能可以如何变化？ • 答：机械能变热能，或热能变机械能时，它们间的比值是 一定的。热可以变为功，功也可以变为热，一定量的热消 失时必产生相应量的功；消耗一定量的功时必出现与之对 应的一定量的热 • 问：在化工热力学中，能量传递有哪些方式？ • 答：能量传递的两种方式：作功和传热
• 问：能量传递的两种方式，作功和传热，有哪些不同？ • 答：借作功来传递热量总是和物体的宏观位移有关，而传 热则不需要有物体的宏观移动 • 问：热能变机械能的经过过程是什么？ • 答：热能变机械能的过程：一是能量转换的热力学过程， 二是单纯的机械过程。 • 问：什么是开口系？ • 答：系统与外界有传质。 • 问：什么是闭口系？ • 答：系统与外界无传质 。 • 问：什么是非绝热系？ • 答：系统与外界有传热 。
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问：功是不是状态函数？ 答：功也不是状态函数，其数值与过程变化的途径有关。 问：功的正副值是如何规定？ 答：最新规定，体系对环境做功取负值，而环境对体系做 功取正值。 问：热力学性质有哪些？ 答：可以直接测量的热力学性质有： P 、 V 、 T 、 Cp 、 Cv 等。 问：不可以直接测量的热力学性质有哪些？ 答： 不可以直接测量的热力学性质有 H 、 S 、 U 、 A 、 G 、γ等。
• 问：对应状态原理是什么？ • 答：对比态原理认为，在相同的对比状态下，所有的物质表现出相同 的性质。对比态原理是从适用于p –V -T关系两参数对比态原理开始的， 后来又发展了适用于许多热力学性质和传递性质的三参数和更多参数 的对比态原理。 • 问：什么是混合规则？ • 答：目前广泛采用的方法是将状态方程中的常数项，表示成混合物中 组成x以及纯物质参数项的函数，这种函数关系称作为混合规则。 • 问：为什么要提出这个概念？ • 答：对于真实流体，由于组分的非理想性及由于混合引起的非理想性， 使得理想的分压定律和分体积定律无法准确地描述流体混合物的p –V -T关系。如何将适用于纯物质的状态方程扩展到真实流体混合物是化 工热力学中的一个热点问题。对于不同的状态方程，有不同的混合规 则。寻找适当的混合规则，计算状态方程中的常数项，使其能准确地 描述真实流体混合物的p –V -T关系，常常是计算混合热力学性质的关 键。
• 问：常用的三参数的对应状态原理有哪几种？ • 答：常用的三参数对比态原理有两种，一种是以临界压缩 因子Zc为第三参数；另外一种是以Pitzer提出的以偏心因 子作为第三参数的对应状态原理。 • 问：纯气体和纯液体pVT计算有什么异同。 • 答：许多p –V -T关系如RKS方程、PR方程及BWR方程既 可以用于计算气体的p –V –T，又都可以用到液相区，由 这些方程解出的最小体积根即为液体的摩尔体积。当然， 还有许多状态方程只能较好地说明气体的p –V -T关系， 不适用于液体，当应用到液相区时会产生较大的误差。与 气体相比，液体的摩尔体积容易测定。除临界区外，温度 （特别是压力）对液体容积性质的影响不大。除状态方程 外，工程上还常常选用经验关系式和普遍化关系式等方法 来估算。
• 问： 什么是热的定义？ • 答： 热的定义是通过体系的边界， 体系与体系 ( 或体系与环境 ) 之间由于温差而传递的能量。 问：热能不能贮存？ • 答：热不能贮存，它只是能量的传递形式。 问：热是不是状态函数？ • 答：热不是状态函数，它与过程变化的途径有关。 • 问：热的正副值是如何规定？ • 答：习惯规定，体系吸热为正值，体系放热为负 值。
• 问：纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度如何变化？ • 答：纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大， 由纯物质的p –V图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。 • 问：纯物质的饱和蒸汽的摩尔体积随着温度如何变化？ • 答：饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小，由纯物 质的p –V图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。 • 问：同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学 性质均不同吗？ • 答：同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的Gibbs 自由能是相同的，这是纯物质气液平衡准则。其他的热力 学性质均不同。
• • • • • • • • • • • •
问：什么是绝热系？ 答：系统与外界无传热 。 问：什么是非绝功系？ 答：系统与外界有传功 。 问：什么是绝功系？ 答：系统与外界无传功 。 问：什么是非孤立系？ 答：系统与外界有传热、功、质 。 问：什么是非孤立系？ 答：系统与外界无传热、功、质 。 问：什么是广度性质？ 答：广度性质表现出系统量的特性，与物质的量有关，具有加和性。 如V, U, H, G, A, S等。
• 问：什么是平衡状态的定义？ • 答：平衡状态的定义是一个体系在不受外界影响 的条件下，如果它的宏观性质不随时间而变化， 此体系处于热力学平衡状态。 • 问：什么是热力学变量？ • 答：描述体系所处状态的宏观物理量称为热力学 变量。 • 问：力学变量是状态的什么函数？ • 答：由于力学变量是状态的单值函数，亦称为状 态函数。