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，

μi

α

= μi β= μi γ= …… = μi P （i = 1，2，3，……，C ）

用逸度可表示为，^

f i

α

=^

f i β

=

^

f i

γ

= …… =

^

f i

P

（i = 1，2，3，……，C ）

5. 超额性质的定义是 M E

= M –M

id

，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

2

3

4

1

3 → 4水在水泵中被压缩升压。

4→ 1 进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽

后。

1 →

2 进入透平机膨胀作功。

2 →

3 作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成

水，再回到水泵中，完成一个循环。

*

M

M M

R

-=000

.1)lg(7

.0--==r T s r

P ωi

j n

P T i

i

n nM M

≠∂∂=,,])([

i i

i

ˆf ˆa f

=i i i

ˆa x γ=

10．逸度完整定义： dG i =RTdlnf i ，lim f i /P=1。物理意义：理想气体的逸度是压力，真实气体的逸度是校正压力。

11. 稳流体系热力学第一定律的数学表达式：gΔZ+1/2Δu 2+ΔH=Q+Ws

12. Gibbs-Duhem 方程的主要用途有：(1)、检验实验测得 物性数据 的正确性；（2）、检验热力学函数关系式的 正确性 ；(3)、从一个组元的偏摩尔量推算另一组元的 偏摩尔量 （二元体系）。

13. 已知：E

E

E

S T -H

G

⋅=，证明

(

)

2

x P E

T

H T T G

∆-=∂∂，）（ E

E

E

S T -H G

⋅=，

E

E

E

S -T

H

T

G

=

x P,E x

P,E x P,E T S -T T H T T G ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪

⎪⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=x P,E x P,E

2E T S -T H T 1T H -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=2E T H -=2T H -∆ 14. （5分）节流式蒸汽量热计可用于测量湿蒸汽的干度，其原理是当压力为P 1的湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽。试标出需要测量的参数并讲述原理（干度的计算过程）。

答：通过量热计测量过热蒸汽的温度和压力P 2，T 2。

测量过程为等焓过程，由水蒸汽表查得过热蒸汽在P 2、T 2时的焓值H 2，21H H =，

再查出压力为P1时饱和蒸汽焓g H 和饱和液体焓l H ，设湿蒸汽的干度为x ，则有：l g H x H x H ⋅-+⋅=)1(1

l

g

l H H

H H x --=

1

15. 右图为逆卡诺循环的T-S 图，问该逆卡诺循环能否作为蒸汽压缩制冷循环并说明原因？如不能应作如何改进（同时在图上标出）？指出蒸汽压缩制冷循环的主要设备及过程构成。

解; 不能。改进方法：1）把绝热可逆压缩过程1→2安排在过热蒸汽区，使湿蒸汽变为干气。2）把原等熵膨胀过程改为4→5的等焓节流膨胀过程。

蒸汽压缩制冷循环主要设备是压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，过程由四步构成：1’→2’ 低压蒸汽的压缩 2’→3 高压蒸汽的冷凝 3→5 高压液体的节流膨胀P ↓，T ↓5→1’低压液体的蒸发

16.（4分）指出真实溶液的超额焓H E 与混合过程焓变化ΔH 的关系并说明原因。 答：id

E

H

H H

-= i i H H x H ∆=-∑ 对于理想溶液：id

i

i

H

x H

=

∑ ∴H H

E

∆=

1’

2’

5