化工热力学第七章6
化工热力学第七章
完全理想系的 P-x-y 相图
服从Raoult定律
s P 1 x1 P 1
P2 x2 P2s PP 1P 2
s s x1 P 1 x P 1 1 2 s s P2s x1 P P 1 2
J.S. Parent
24
具有正偏差而无恒沸物体系
具有负偏差而无恒沸物体系
s 3Βιβλιοθήκη 80 P 33.61kPa 0.3 155.20 / 37.90 0.45 75.94 / 37.90 0.25
④
2972.64 t 209.00 69.10C 14.2043 ln 33.61
⑤
t t0 69.10 72.25 3.15 0.1
1
(2) ①取温度初值T0
Pi s P 80kPa
令 ，
s 1
B1 2940.46 t C1 237.22 52.07C A1 ln P 14.5463 ln 80
2945.47 t 224.00 73.81C 14.2724 ln 80
s 2
2972.64 ln P 14.2043 t 209.00
s 3
(1)已知 t=70 ℃ y1=0.50 y2=0.30 y3=0.20 求P和xi 。 (2)已知 P=80kPa x1=0.30 x2=0.45 x3=0.25 求T和yi 。 计算至
t 0.1C
解 (1) t=70 ℃
P3s 34.80kPa
1 P 74.27kPa yi 0.50 0.30 0.20 s 144.77 70.34 34.88 i P i
化工热力学第七章
一. 汽液平衡的类型 泡露点计算
等温泡点计算 等压泡点计算 等温露点计算 等压露点计算
已知体系温度T与液相组成xi，求泡点 压力P与汽相组成 yi 。 已知体系压力P与液相组成xi，求泡点 温度T与汽相组成 yi 。 已知体系温度T与汽相组成yi，求露点 压力P与液相组成 xi 。 已知体系压力P与汽相组成yi，求露点 温度T与液相组成 xi 。
①由Antoine方程求 Pis
② P xi Pis
i
③
yi
xi Pis P
等温露点计算
已知T与{ yi }，求P与 { xi }。
yiP xiPis i 1,2,,N
xi
yi P Pi s
i
xi
i
yi P Pi s
1
P
1 yi / Pis
i
计算步骤
7 相平衡
7.1 相平衡的判据与相律 7.2 汽液平衡相图 7.3 汽液平衡计算
7.1 相平衡的判据与相律
7.1.1 相平衡的判据 含有个相和N个组分的体系达到相平衡时
i i .... i i 1,2,...., N
由逸度的定义 dGi d RTd ln ˆfi 等温 和上式可得
i is Pis
exp
Vil
(
P RT
Pi
s
)
^v
pi
expVil (
P RT
Pi s
)
1
yiˆiv
P
xi
s
ii
Pi s
i 1,2,,N
3 .活度系数法的简化形式
1) 汽相为理想气体，液相为理想溶液。
《化工热力学》第七章
中的溶解平衡；气体在固体表面的吸附平衡，如：用分子筛从天然气
中脱除二氧化碳和硫化氢 。
7.1.2 相平衡的基本类型及其工业背景（续）
（五）液-固平衡
液-固平衡包括两种平衡：
溶解平衡：是发生在不同的化学物种的液相和固相间。 熔化平衡：是发生在同一化学物种的熔融态和固态间。 结晶过程是典型的化工单元操作之一。沥青质、石蜡的沉淀是石油 生产和运输中常见的液-固平衡问题。
定义i组分的相平衡常数Ki为： K i
ˆL yi Ki iV ˆ xi i
yi xi
p ˆ RT ln i n i
V
RT dV RT ln Z T ,V ,n j i V
7.2.1 状态方程法（续）
回归得到。不同状态方程对应的kij值是不同的。使用一个交互作用参数 kij，大多数立方型状态方程就可较好地描述非极性、弱极性和对称性体 系（如烃类混合物）的相平衡行为。但不能很好描述强极性和非对称体 系，有时可再加入一个可调参数lij，即
bij bi b j 2
1 l
ij
（3）交互作用参数与组成有关的混合规则 Kabadi和Danner混合规则（烃-水体系 ）
（1）已知α相摩尔分数 x1 ，x2 ， x3 … xm 和温度T（或压力P），求解β
相摩尔分数 x1， ，x3 … xm 和压力P（或温度T）。 x2
《化工热力学》课程教学大纲.
《化工热力学》课程教学大纲课程代码：040310课程名称：化工热力学/Chemical Engineering Thermodynamics学时/学分：48/3先修课程：物理化学适用专业：化学工程与工艺本科开课院系：化学化工学院化学工程与工艺系教材：陈钟秀，顾飞燕，胡望明编. 化工热力学. 北京：化学工业出版社．2004主要参考书：1．金克新，赵传钧，马沛生．化工热力学. 天津：天津大学出版社．20032．陈新志，蔡振云，胡望明．化工热力学. 北京：化学工业出版社．20013 ．Smith J M and Van Ness H C. Introduction to ChemicalEngineering ．Thermodynamics. 4th ed. McGraw-Hill. New York．1996一、课程的性质和任务化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，也是化学工程与工艺专业必修的专业基础课程。
化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域，其主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，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。
本课程将热力学的理论应用于化工生产中的真实流体和混合体系，解决化工过程中的热力学问题，培养学生从热力学的基本定律和定义出发，利用有限的资料解决工程问题的能力。
它是化工过程研究、开发与设计的理论基础。
要求通过本课程的学习，要求掌握常用的几种气体状态方程，掌握流体热力学性质的计算方法，熟悉化工过程的热力学分析方法及其在化工节能领域的应用，掌握汽液平衡的计算方法，熟悉化学反应平衡的计算，了解物性数据估算等关键内容。
二、课程的内容和基本要求绪言要求：了解课程性质、任务、要求、学习注意点。
第一章真实流体的PVT关系流体的PVT关系是化工工艺设计计算和研究热力学问题的基础，重点讲解加压下真实气体及其混合物的PVT关系的计算方法。
化工热力学(山东联盟)智慧树知到答案章节测试2023年中国石油大学(华东)
第一章测试1.热力学起源于热功及物理学科。
（）A:错B:对答案:B2.热力学的四个基本定律不包括（）。
A:热力学第零定律B:动量传递定律C:热力学第一定律D:热力学第三定律答案:B3.化工热力学是化学工程学科重要的专业基础课和核心课程。
（）A:错B:对答案:B4.热力学定律具有普遍性，不但能解决生产实际的问题，还能用于宇宙问题的研究。
（）A:对B:错答案:A5.经典热力学原理本身不能独立地解决实际问题，而需要与表达系统特征的模型相结合。
（）A:错B:对答案:B6.计算机的应用，深化和拓宽了化工热力学的研究范畴，促进了化工热力学学科的发展，也更充分地发挥了热力学理论在化学工程中的作用。
（）A:错B:对答案:B7.化工热力学的主要任务是研究物质和能量有效利用的极限，给出可能性、方向和限度的判断，能预测其推动力并给出过程变化的速率。
（）A:错B:对答案:A8.化工热力学中着重研究热力学函数在工程中的应用，不包括（）。
A:Gibbs自由能B:焓C:熵答案:D9.化工热力学在研究实际问题时，通常将实际过程变成“理想模型+校正”的处理问题方法，即共性加个性的方法。
理想模型不包括（）。
A:理想溶液B:活度系数C:理想气体D:可逆过程答案:B10.（）不属于经典热力学。
A:化学热力学B:统计热力学C:工程热力学D:化工热力学答案:B第二章测试1.流体的p、V、T是物质最基本的性质之一，是研究热力学的基础，而且流体的p、V、T是可以直接测量的性质。
（）A:对B:错答案:A2.纯物质p-V图上，临界等温线在临界点处的曲率等于（）。
A:1B:0C:不确定答案:B3.某压力下的纯物质，当温度高于该压力下的饱和温度时，物质的状态为（）。
A:液体B:饱和蒸汽C:超临界流体D:过热蒸汽答案:D4.在p→0或者V→∞时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。
（）A:错B:对答案:B5.RK方程能成功地用于气相 p-V-T 关系的计算，但应用于液相效果较差，不能预测饱和蒸汽压和汽液平衡。
化工热力学-第七章
y1
yi
i xi piS
p
i xi piS i xi piS
1 x1 p1S
p
1 x1 p1S S 1 x1 p1S 2 x2 p2
S 2 x2 p2 S 1 x1 p1S 2 x2 p2
对于封闭体系，满足其中一个条件即为平衡态。
二. 相平衡的判据
相平衡的判据，较常用的有三个 1. 2. 3.
dGT, P
^
0
（7-4）
i i i i
f i f i f i f i
^ ^ ^
（7-5）
三. 相律
对多元体系
p yi p i xi piS
(2)汽液平衡比Ki和相对挥发度 汽液平衡比：在汽液平衡时，组 分i在汽相中的摩尔分数与液相 中的摩尔分数的比值.
ij
即
yi Ki xi
Ki yi / xi ij K j yj / xj
相对挥发度：两组份汽液平衡比的比值。 对于化学体系，由上边知： 汽液平衡比 相对挥发度
对二元体系
y2
S 2 x2 p2
p
S p 1 x1 p1S 2 x2 p2
(4)应用举例［P166-172
例7-5
例7-1～7-5］
已知60℃下，2，4-二甲基戊烷（1）和苯（2）
形成最大压力恒沸点，现采用萃取精馏将其分离。已知2-甲 基戊醇－2，4是适宜的第三组份。试问需要加入多少第三组 分才能使原来恒沸物的相对挥发度永不小于1，也就是说相对 挥发度的极小值出现在x2＝0处。为此也可以这样提出问题，
∵低压高温 i 1 ∴式（7-8）可写为 对于二元溶液
化工热力学习题答案 第一至五、第七章
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__________ A K kmol m Pa ⋅⋅⨯/10314.833B 1.987cal/kmol KC 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。
化工热力学知识点
一, 课程简介化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化工类专业学生必修的基础技术课程。
化工热力学课程结合化工过程阐述热力学基本原理, 定理及其应用，是解决工业过程（特殊是化工过程）中热力学性质的计算和预料, 相平衡计算, 能量的有效利用等实际问题的。
二, 教学目的培育学生运用热力学定律和有关理论知识，初步驾驭化学工程设计及探讨中获得物性数据；对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法，以及对化工过程进行热力学分析的基本实力，为后续专业课的学习及参与实际工作奠定基础。
三, 教学要求化工热力学是在基本热力学关系基础上，重点探讨能量关系和组成关系。
本课程学习须要具备肯定背景知识，如高等数学和物理化学等方面的基础知识。
采纳敏捷的课程教学方法，使学生能正确理解基本概念，娴熟驾驭各种基本公式的应用领域及应用技巧，驾驭化学工程设计及探讨中求取物性数据及平衡数据的各种方法。
以课堂讲解, 自学和作业等多种方式进行。
四, 教学内容第一章绪论本章学习目的及要求：了解化工热力学的发展简史, 主要内容及探讨方法。
第二章流体的P-V-T关系本章学习目的及要求：了解纯物质PVT的有关相图中点, 线, 面的物理意义，驾驭临界点的物理意义及其数学特征；理解志向气体的基本概念和数学表达方法，驾驭采纳状态方程式计算纯物质PVT性质的方法；了解对比态原理，驾驭用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法；了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。
第一节纯物质的PVT关系1. 主要内容： P-V相图，流体。
2. 基本概念和知识点：临界点。
3. 实力要求：驾驭临界点的物理意义及其数学特征。
第二节气体的状态方程式1. 主要内容：志向气体状态方程，维里方程，R-K方程。
2. 基本概念和知识点：志向气体的数学表达方法，维里方程，van der Waals方程，R-K方程。
3. 实力要求：驾驭采纳状态方程式计算纯物质PVT性质的方法。
第三节对比态原理及其应用1. 主要内容：三参数对比态原理，普遍化状态方程。
化工热力学教程
表面张 导热系 密度计 粘度计 焓的计
力计算 数计算 算
算
算
图 1-化1 图工图热图 图力图学图 图在图化图 图学图工图 程图 图中图 的图 图作图 用图 图 图 图 8
➢热力学第二定律应用到化工传质分离过程的计算中， 可以确定相平衡的条件，计算平衡各相的组成；应用到 化学反应工程中，可以研究过程的工艺条件对平衡转化 率的影响，选择最佳工艺条件；应用到化工过程的热力 学分析中，可以确定能量损耗的数量、分布及其原因， 提高能量的利用率。
程。 ➢ 掌握用经典热力学给出的热力学函数基本关
系式结合PVT 关系推算其它不可测的热力学
函数的方法。 ➢ 掌握流体热力学性质计算的具体方法。
27
2.1 纯物质物态变化的基本规律
在建立 PVT 之间定量关系前，我们首先应从
定性上把握纯物质物态变化的基本规律，建立 起感性认识。
28
固相区
3
B• 液相区
化工热力学课程内容简介
7章：
第1章 绪论 化工热力学的发展和常用术语
第2章 流体的热力学性质
状态方程 热力学性质计算
第3章 热力学第一定律及其应用 热量衡算
第4章 热力学第二定律及其应用 蒸汽与动力循环
第5章 化工过程的有效能分析
第6章 溶液热力学
活度系数模型
第7章 相平衡及其计算方法
汽液平衡
反应工程热力学 环境热力学
压缩 C 流体区
熔
融
蒸 气相区
线
发 线
A
•
升1 华线
2 三相点
过热蒸汽
气体
P
Tc
T
图2－1. 纯物质的P－T相图
29
2点(三相点) point of the triple phase c点(临界点) critical point
化工热力学习题 冯新主编第7章习题及答案打印版
第7章 相平衡与化学反应平衡一、是否题1. 在一定温度T (但T <T c )下，纯物质的饱和蒸汽压只可以从诸如Antoine 等蒸汽压方程求得，而不能从已知常数的状态方程（如PR 方程）求出，因为状态方程有三个未知数(P 、V 、T )中，只给定了温度T ，不可能唯一地确定P 和V 。
（错，因为纯物质的饱和蒸汽压代表了汽液平衡时的压力。
由相律可知，纯物质汽液平衡状态时自由度为1，若已知T ，其蒸汽压就确定下来了。
已知常数的状态方程中，虽然有P 、V 、T 三个变量，但有状态方程和汽液平衡准则两个方程，所以，就能计算出一定温度下的蒸汽压。
） 2. 混合物汽液相图中的泡点曲线表示的是饱和汽相，而露点曲线表示的是饱和液相。
（错） 3. 在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
（错，在共沸点时相同）4. 一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。
（对）5. 由（1），（2）两组分组成的二元混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为'1'1,y x ，则1'1x x >和1'1y y >。
（错，二元汽液平衡系统的自由度是2，在T ，P 给定的条件下，系统的状态就确定下来了。
） 6. 在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则11x y >，22x y <。
（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）7. 在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一定，则体系的压力，随着1x 的增大而增大。
（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）8. 纯物质的汽液平衡常数K 等于1。
（对，因为111==y x ）9. 理想系统的汽液平衡K i 等于1。
化工热力学
概念
4
了解
相平衡基本知识
会相平衡判据
掌握
汽液平衡的计算类型与算法
计算能力
了解
9
总复习
各章知识点总复习
习题计算
3
掌握
“要求”指学生对知识、能力掌握的熟练程度，填写：了解、熟悉、掌握。
三、教学内容及基本要求
理论教学部分（按章节顺序填写）学时：48
章节
第1章绪论
教学目的
和要求
热力学发展及应用简介。本课程的主要内容、使用的主要研究方法等。
一、课程概况
二、课程知识、能力体系
《化工热力学》课程知识（能力）体系
序号
章节
教学内容
对应能力
总学时
要求
1
第一章
绪论
热力学发展及应用
热力学发展史
2
了解
化工热力学的主要内容、使用的研究方法
热力学研究方法
了解
2
第二章
流体的p-V-T关系
纯物质的p-V-T关系
会读P-V图、P-T图
6
了解
流体的状态方程
会选择适合的状态方程
以T/P作为独立变量和以T/V作为独立变量推导焓变和熵变
二、理想气体的热力学性质
理想气体方程
三、剩余性质法
剩余性质的定义、一般表达式、计算方法（普遍化的方法）
3.3两相系统热力学性质（1学时）
克拉佩龙方程、克-克方程、安托因方程
教学方法与
教学手段
教学方法：
1.采用“以多媒体教学为主、板书为辅、实例演示”的方式，多种教学手段相互补充，使课堂教学与实验教学相结合。
基本理论：流体的状态方程，立方型EOS和多参数EOS
化工热力学第7章 作业答案
第7章 节流膨胀与制冷循环一、选择题1. 蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定（ C ）制冷剂冷却和冷凝放出的热量A 大于B 等于C 小于书294页 上部2. 卡诺制冷循环的制冷系数与（ B ）有关。
A 制冷剂的性质B 制冷剂的工作温度C 制冷剂的循环速率D 压缩机的功率书294页 中部3．理想气体流过节流阀，其参数变化为（ B ） 。
A ⊿T ＝ 0, ⊿S ＝ 0B ⊿T ＝ 0, ⊿S ＞ 0C ⊿T ≠ 0, ⊿S ＞ 0D ⊿T ＝ 0, ⊿S ＜ 0书278页 中部，书277页 下边，二、简答及计算题1. 从制冷原理和生产应用方面说明制冷剂的选择原则。
书300页答（1）潜热要大。
因为潜热大，冷冻剂的循环量可以减小。
氨在这方面具有显著的优点，它的潜热比氟里昂约大10倍，常用于大型制冷设备。
（2）操作压力要合适。
即冷凝压力（高压）不要过高，蒸发压力（低压）不要过低。
因为冷凝压力高将增加压缩机和冷凝器的设备费用，功率消耗也会增加；而蒸发压力低于大气压力，容易造成空气漏入真空操作的蒸发系统，不利于操作稳定。
在这方面氨和氟里昂也是比较理想的。
（3）冷冻剂应该具有化学稳定性。
冷冻剂对于设备不应该有显著的腐蚀作用。
氨对铜有强烈的腐蚀作用，对碳钢则腐蚀不强；氟里昂则无腐蚀。
（4）冷冻剂不应有易燃和易爆性。
（5）冷冻剂对环境应该无公害。
氟里昂F11、F12对大气臭氧的破坏已被公认，将逐渐被禁用，无公害的氟里昂替代品已大量应用。
综合以上各点，氨作为冷冻剂常用于大型冷库和工业装置。
而无公害氟里昂常用于小型冷冻机和家用电器。
2. 在25℃时，某气体的P-V-T 可表达为pV=RT +6.4×104p ，在25℃，30MPa 时将该气体进行节流膨胀，向膨胀后气体的温度上升还是下降？解；判断节流膨胀的温度变化，依据Joule-Thomson 效应系数μJ 。
书278页 由热力学基本关系式可得到：pP H J C V T V T P T -∂∂=∂∂=)()()(μ 将P-V-T 关系式代入上式，P RT PV 4104.6⨯+=→4104.6⨯+=P RT V ，其中PR T V P =∂∂)( 0104.6104.644<⨯-=⨯-=⨯-=-⨯=p p p p J C C C P PV RT C V P R T μ 可见，节流膨胀后，温度比开始为高。
化工热力学 第七章习题答案
习 题 七 及 答 案一、问答题7-1. Rankine 循环与卡诺循环有何区别与联系? 实际动力循环为什么不采用卡诺循环?答：两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一个循环。
但卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；Rankine 循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。
卡诺循环中压缩机压缩的是湿蒸汽，因气蚀损坏压缩机；且绝热可逆过程难于实现。
因此，实际动力循环不采用卡诺循环。
7-2. Rankine 循环的缺点是什么? 如何对其进行改进?答：Rankine 循环的吸热温度比高温燃气温度低很多，热效率低下，传热损失极大。
可通过：提高蒸汽的平均吸热温度、提高蒸汽的平均压力及降低乏汽的压力等方法进行改进。
7-3.影响循环热效率的因素有哪些?如何分析?答：影响循环热效率的因素有工质的温度、压力等。
具体可利用下式1L HT T η=- 分析确定哪些因素会改变L H T T 或，从而得到进一步工作的方案。
7-4．蒸汽动力循环中，若将膨胀做功后的乏气直接送人锅炉中使之吸热变为新蒸汽，从而避免在冷凝器中放热，不是可大大提高热效率吗? 这种想法对否? 为什么?答：不合理。
蒸汽动力循环以水为工质，只有在高压下才能提高水温；乏汽的压力过低，不能直接变成高压蒸汽。
与压缩水相比较，压缩蒸汽消耗的工太大，不仅不会提高热效率，反而会大大降低热效率。
7-5．蒸气压缩制冷循环与逆向卡诺循环有何区别与联系? 实际制冷循环为什么不采用逆向卡诺循环?答：两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一次循环。
但逆向卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；蒸气压缩制冷循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。
Carnot 制冷循环在实际应用中是有困难的，因为在湿蒸汽区域压缩和膨胀会在压缩机和膨胀机汽缸中形成液滴，造成“汽蚀”现象，容易损坏机器；同时压缩机汽缸里液滴的迅速蒸发会使压缩机的容积效率降低。
化工热力学_Chapter6-7_习题与解答_III_201406
化工热力学chapter67习题与解答iii201406热力学第一定律习题化工热力学习题工程热力学习题化工热力学习题精解基础会计习题与解答数值分析习题解答固体物理学习题解答合同法习题集及解答和声学教程习题解答
化工热力学习题课-III （第六章、第七章） June 13, 2014
第六章 化工过程的能量分析 作业题(1,2)_(May 16 & 23, 2014)
取整个装置为体系，忽略各设备散热损失，且冷凝器出口的冷却水所 携带的㶲通常难以利用，可忽略，则总㶲损：
DK总 Ex5 -Ex6 Ws 4.438 106 0.9731106 1.2152 106 2.250 106 kJ
对废热锅炉作㶲衡算，忽略热损失，又无功交换，Ws=0，其㶲损：
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。
化工热力学第七章
卡诺循环由四个过程组成。
可逆等温膨胀（1-2）
可逆绝热膨胀（2-3）
4
QL
2 Wc 3
V
QH
可逆等温压缩（3-4）
可逆绝热压缩（4-1）
T
1
2 Wc
4
QL
3
S 南阳理工学院
生化学院
化工热力学
第七章 热力学第二定律及其工程应用
正卡诺循环：工质吸热温度大于工质排热温度，产功过程 正卡诺循环的结果是热部分地转化为功，用热效率来评 价循环的经济性
对 可 逆 过 程 ： dS
Q可逆
T
对不可逆过程：dS Q不可逆 T
dS
Q
T
>不可逆 =可逆
热力学第二定律的数学表达式
南阳理工学院
生化学院
化工热力学
第七章 热力学第二定律及其工程应用
注意：
熵属状态函数。只要初，终态相同，
S 可逆 S 不可逆
对于不可逆过程应设计一个可逆过程，利用
例题：有人设计了一种热机，该机从温度为400K处 吸收25000J/s热量，向温度为200K处放出12000J/s 热量，并提供16000W的机械功。试问你是否建议 投资制造该机器？
解：根据热力学第一定律，热机完成一个循环，△U=0，则
W Q 25000 12000 13000 J / s 而设计者提出可供 W ' 16000J / s 违反了热力学第一定律
相变化皆属于可逆过程， 并且相变化的热量，据能量平衡方程知： H Q ∴相变化的熵变
３. 环境熵变
H V S TV
热力学环境：一般指周围大自然（可视为恒温热源）
Qsur Qsys S sur T0 T0
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化工热力学
第七章
溶液热力学基础
第六节
吉—杜方程的主要用途:
(1) 检验实验测定的混合物的热力学性质数据的正确性
(2) 从一个组分的偏摩尔量推算另一组分的偏摩尔量
(二元系统)
化工热力学 方程的应用：
第七章
溶液热力学基础
第六节
等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、对强度性质：
i i
x d ln I
ˆ ln ln ˆ ln fi、 P、 i和ln i i
化工热力学
第七章
溶液热力学基础
第六节
例 7—12 某二元系组分1的偏摩尔性质 M 1 的表达式。
2 M1 M1 Ax2 试推导出组分2的偏摩尔性质 M 2 和溶液性质 M的表达式。
[解]
由式（7—136a）知，对二元系可写为
x1dM1 x2dM 2 0
x1 dM 2 dM 1 x2
化工热力学
第七章
溶液热力学基础
第六节
§7-6 吉布斯—杜亥姆方程（G-D方程）
x dG
i i
i
0
上式在处理相平衡问题时常用。
对于其它热力学性质也有类似关系。
T,P 一定下的G-D方程：
x dM
i i
i T ,P
0
当温度和压力都变化时，G-D方程为：
M M dT dP xi dM i 0 T Px P T x i
x1M1 x2 M 2 Ax1 x2
例7-13见书P230
二元溶液，在一定T,P下，若一组分逸度符合LR规则，则另一组分逸度必定符合HL定 律。
将上式积分
x1 x2 M 1 x2 1 dM 2 x2 1 d x2 M1 x2 1 x22 dx2
x2 x2
或 因
x2 M x1 1 M 2 M 2 M1 dx2 2 x2 1 x x2 2
2 M1 M1 Ax2
化工热力学
i T P
0
2、容量性质：
如：Gi、H i、Vi、Ai 等， 3、偏摩尔过量性质：
x dM
i i
i T P
0
xi dM E T P 0
i
二元系统：
ˆ ˆ f1 f2 x1d ln x2 d ln 0 x1 x2
x1d ln 1 x2 d ln 2 0
T,P为定值
x1 x1 上式也可写为 dM 2 d x M1 M1d x 2 2
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第七章
溶液热力学基础
第六节
因 x1 x2 1 ， 1 dx
dx2 ，则上式可写成
x1 M1 dM 2 d M 1 2 dx2 x x 2 2
第七章
溶液热力学基础
第六节
代入（A）式，得
2 1 M Ax x1 2 1 2 M2 M2 M1 Ax2 dx2 2 x2 x2 x2
2 M 2 M 2 Ax1
化简得
2 2 M x1M1 x2 M 2 M1 Ax2 x1 M 2 Ax1 x2