天津大学化工热力学期末试卷(答案)上课讲义
天津工业大学2011-2012学年1学期-化工热力学末试卷-答案
天津工业大学2011-2012 学年 1 学期 化工专业 化工热力学 课程期末试卷A班级 姓名学号______________一、选择题：[15分] 得分[ ]1、(1分)关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ Ｃ ） 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。
2、(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（ D ）。
A ．饱和蒸汽 B.饱和液体 C ．过冷液体 D.过热蒸汽3、(1分)超临界流体是下列 Ａ 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 c４、(1分)戊醇和水形成的二元三相气液液平衡状态，其自由度F= Ｂ 。
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3５、(1分) 在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ Ａ ）。
为混合物的逸度）） （； ； ； Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２Ｌ１Ｖ２１２２f f f D ff ffC f f f f B f f f f A V L V L V L V (ˆˆˆˆ).(ˆˆˆˆ)(ˆˆˆˆ).(=======11６、(1分)下列各式中，化学位的定义式是 ( Ａ ) jj jj n nS T ii n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU D n nA C n nG B n nH A ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.∂∂≡∂∂≡∂∂≡∂∂≡μμμμ 7、(1分)对液相是理想溶液，汽相是理想气体体系，汽液平衡关系式可简化为（ D ）。
A． y i f = x i p i S B. y i p =γi x i p i SC． y i p = x iΦ p i S D. y i p = x i p i S８、(1分)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” 。
(完整word版)化工热力学试卷
化工热力学期末试卷一选择题（1×25）1．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. 预测反应的速率。
C. 优化工艺过程。
D. 通过热力学模型，用易测、少量数据推算难测、大量有用数据。
2. 范德华方程与RK方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的实根是（）。
A.饱和液体体积B.饱和蒸汽体积C.无物理意义D.饱和液体与饱和蒸汽的混合体积3．纯物质临界点时，其对比压力P r（）。
A．= 1 B．= 0 C．> 0 D．< 04．露点的轨迹称为（）。
A. 饱和汽相线B. 饱和液相线C. 等温线D. 三相线5. 混合物质的第二virial系数B（）。
A.仅为温度的函数B.仅为压力的函数C.为温度和组成的函数D.为温度和压力的函数6. 饱和汽相线、饱和液相线与三相线所包围的区域称为（）。
A. 饱和液相区B. 汽液共存区C. 过热蒸汽区D. 超临界区7．一定组成的单位质量均相非流动体系有（ ）。
A. dU = -VdP - TdSB. dU = VdP + SdTC. dU = -VdP - SdTD. dU = -PdV + TdS8．关于理想溶液的性质，下列表达正确的是 （ ） A. 0>∆V B. 0>∆H C. 0>∆G D. 0>∆S9. 饱和汽相线、饱和液相线与三相线所包围的区域称为（ ）。
A. 饱和液相区 B. 汽液共存区 C. 过热蒸汽区 D. 超临界区10. 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11．苯（1）和环已烷（2）在303K,0.1013MPa 下形成X 1 =0.3的溶液，此条件下V 1=89.96cm 3/mol,V 2=109.4cm 3/mol,V 1=91.25cm 3/mol,V 2=109.64cm 3/mol,溶液超额体积为（ ）cm 3/mol 。
化工热力学答案课后总习题答案详解
化工热力学答案—课后总习题答案详解第二章习题解答一.问答题：2-1为什么要研究流体的"VT关系？【参考答案】：流体P-V-T关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设讣、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。
（I）流体的PVT关系可以直接用于设汁。
（2）利用可测的热力学性质（T, P, V等）计算不可测的热力学性质（H, S, G.等）。
只要有了旷/T关系加上理想气体的C；；, 可以解决化工热力学的大多数问题匚以及该区域的特征：同时指岀其它重要的点、2- 2 ⅛ P-V图上指出超临界萃取技术所处的区域,而以及它们的特征。
【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：环、P>Pco2）临界点C的数学特征：（^PM Z）/ =° （在C点）（$2p/刃2）・0 （在C点）3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线：4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。
5）过冷液体区的特征：给左压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。
6）过热蒸气区的特征：给左压力下蒸气的温度髙于该压力下的露点温度。
7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。
2-3要满足什么条件，气体才能液化？【参考答案】：气体只有在低于7；条件下才能被液化。
2-4不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决左偏离理想气体程度的最本质因素？【参考答案】：不同。
真实气体偏离理想气体程度不仅与7∖ P有关，而且与每个气体的临界特性有关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子7；, /和Q。
2-5偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个槪念？它可以直接测呈:吗？【参考答案】：偏心因子。
为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。
其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氮，氟、毎）在形状和极性方而的偏心度。
为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。
（B）化工热力学期末试卷
（B）化工热力学期末试卷化学化工学院《化工热力学》课程考试试题（B 卷）2013-2014学年第一学期班级时量120分钟总分100分考试形式：闭卷一、填空题（每空1.5分，共24分）1、朗肯循环的改进的方法：、、。
2、写出热力学基本方程式dH = ；dG = 。
3、对理想溶液，ΔV= ，ΔG = 。
4、热力学第二定律的公式表述（用微分形式）：。
5、等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________+0ln 22=γd x6、化工热力学是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决工业过程(特别是化工过程)中、、等实际问题。
7、三参数对应态原理的统一式：。
8、几个重要的定义公式：H=_______；A=______；G=______。
二、选择题（每个2分，共22分，每题只一个选择项是正确答案）1、混合气体的第二维里系数是（）A 、温度和压力的函数B 、仅为温度的函数C 、温度和组成的函数D 、压力和组成的函数2、露点的轨迹称为（）A 、饱和汽相线B 、汽液共存线C 、饱和液相线D 、都不是 3、等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（）A 、增加B 、减小C 、不变D 、不一定4、关于逸度的下列说法中不正确的是（）A 、逸度可称为“校正压力” 。
B 、逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。
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 。
5、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（）为混合物的逸度））（；；；Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２Ｌ１Ｖ２１２２f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V ().()().(=======116、关于化学势的下列说法中不正确的是（）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7、体系中物质i 的偏摩尔体积i H 的定义式为（）A 、i j n v T i i i n H H ≠??=,,][B 、i j n v T i i n nH H ≠??=,,])([C 、 i j n p T ii i n H H ≠??=,,][ D 、i j n p T i i n nH H ≠??=,,])([ 8、对于理想溶液，下面式子错误的是（）A 、i i V V =B 、i i U U =C 、i i S S =D 、i i G G ≠9、理想功实现的条件为（）A 、完全不可逆B 、完全可逆C 、部分可逆D 、部分不可逆10、绝热膨胀过程的特征是（）A 、等焓B 、等熵C 、等温D 、等压11、逆卡诺制冷循环的制冷系数与（）有关。
天津大学《化工流体流动与传热》期末考试试卷及答案
（1）
m2
代入（1）式，得
解出 ℃
五、解：
根据欧拉观点选一流体微元，流体微元的边长分别为dx、dy、dz，流体微元的体积为dxdydz。对
流体微元进行热量衡算，得
（输入的热速率）-（输出的热速率）-（累积的热速率）+（生成的热速率）= 0
即（输出）-（输入）+（累积）-（生成）= 0（1）
1．总传热系数 ；
2．水的出口温度。
五、试采用欧拉（Euler）方法，推导沿x、y方向进行二维分子导热时的导热微分
方程。设系统内有内热源，单位体积释放的热速率为 J / (m3·s)。
共2页，第2页
《化工流体流动与传热》期末考试试题答案
（2004～2005学年第1学期）
一、选择与填空
1.
2. C
3. C
3.答：单位时间获得的滤液体积称为过滤速率，单位为m3/s。
4.答：流体的主体温度称为混合杯温度，其定义式为
三、解：
选敞口储槽液面为1-1，截面，高位槽液面为2-2，截面，并以截面1-1，为基准水平面，在两截面间列机械能衡算方程，即
其中 m， ， Pa
m/s
湍流
J/kg
m
四、解：
1．总传热系数
W/(m2·℃)
A. 2；B. 6；C.4；D. 1。
3.流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为。
A.1.2m；B.0.6m；C. 2.4m；D.4.8m。
4.湍流速度边界层是由层构成的，它们分别是、和。
5.离心泵的效率η和流量Q的关系为。
A.Q增大，η增大；B.Q增大，η先增大后减小；
二、解释下列概念或术语
天津大学化工热力学期末测试题
化工热力学期末模拟试题一、选择题1、水处于饱和蒸气状态，其自由度为，如要查问水的饱和蒸气热力学性质表，则需要个独立状态参数的已知条件。
A、0B、1C、2D.32、经历一个不行逆循环过程，系统工质的熵。
A、增大B、减小C 、不变D、可能增大，也可能减小3、系统中物质i的偏摩尔体积Vi的定义式为：。
A、V i[Vi]T,v,njiB、V i[V总]T,v,njin i n iC、V i Vi]T,p,njiD、V i[V总]T,p,nj in i n i4、朗肯循环中为提升汽轮机出口乏气的干度，能够。
A、提升初压B、提升初温C、降低排汽压力D、采纳回热5、流体（T1、P1）经节流膨胀后，流体的温度必。
A 、不变B、降落C、增添D、前三者都可能。
6、范德华方程与R－K方程均是常有的立方型方程，关于摩尔体积V存在三个实根或许一个实根，当存在三个实根时，最大的V值是。
A、饱和液体B、饱和蒸汽体体积积C、无物理意义D、饱和液体与饱和蒸汽的混淆体积7、能够经过丈量直接获得数值的状态参数是。
A 、焓B、内能C、温度D、熵8、有一机械能大小为1000KJ，还有一恒温热源其热量大小为1000KJ，则恒温热源的热火用机械能的火用。
A、大于B、小于C、等于D、不可以确立9、冬季要给-10℃房间供热取暖，耗费500Ｗ的功率给房间供热，采纳可逆热泵循环、电热器两种供热方式，哪一种供热方式的供热量多？A ．前者B.二者相等C.后者D.无法比较。
10、高压氮气从同一始态出发，分别经历两个不一样的膨胀过程达同样的终态。
此中已知一个可逆过程的工质熵变成20KJ/（），另一个不行逆过程的工质熵变KJ/）。
A、大于20B、小于20 C 、等于20 D 、不可以确立。
11、某真切气体切合状态方程PRT a，a、b为的常数，b(b)则当该气体进行绝热膨胀时，膨胀后气体的温度。
A、高升B 、降低、不变D、不可以确立12、关于流体混淆物，下边式子错误的选项是。
化工热力学期末试卷及答案
系 专业 班 学号 姓名5. 真实混合物与相同温度、压力和组成的理想混合物的摩尔广度性质之差，称为（）A.超额性质B.混合性质C.偏摩尔性质D.剩余性质6.dH=TdS+Vdp等热力学基本方程的适用条件必须满足的条件是（）A.无条件B.封闭系统或定组成敞开系统C.理想体系D.可逆过程7.对高压下的芳烃混合物，下列关系式正确的是（）A. B. C. D.8.a、β两相达到平衡，系统的热力学性质表述中错误的是（）A. B. C. D.9.以下关于临界性质说法错误的是（）A.混合物的临界压力--定不是系统的最高压力B.混合物临界点指混合物中汽液性质完全相同的那一点C.纯物质临界温度和混合物临界温度都是系统的最高温度D.纯物质临界性质和混合物临界性质定义相同10．关于理想溶液，以下说法不正确的是（）。
A.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。
B.符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。
C.理想溶液中各组分的活度系数均为1。
D.理想溶液所有的超额性质均为0。
二．判断题（每小题2分，共20分）得分┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉密┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉封┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉线┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉2.写出维里方程中维里系数B、C的物理意义。
3.请写出拉乌尔定律亨利定律的定义、定义式及适用条件。
4. 汽液平衡比和相对挥发度的定义及定义式。
得分四．计算题（每小题10分，共40分）1. 体系的温度和压力为290 K、101325 Pa,将n B尔的NaCl(B) 溶于1kg水(A中,形成Vcm3溶液。
求n B=0.5时各组元的偏摩尔体积。
已知:8┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉密┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉封┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉线┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉2. 某二组元液体混合物在恒定T 及p 下的焓可用下式表示:H = 300x 1 + 450x 2 +x 1x 2(25x 1 +10x 2) J·mol -l试求: (1)用x 1表示的和；(2)无限稀释下液体的偏摩尔焓和的数值。
(完整word版)化工热力学复习题及答案
《化工热力学》课程模拟考试试卷 A开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式： ，所需时间： 分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师：题对的写T ，错的写F)1．理想气体的压缩因子1Z =，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子 。
(A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚 2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 。
(A) 15.33MPa (B) 2.7594 MPa ； (C) 1.3797 MPa (D) 1.1746 MPa 3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 。
(A) 可以解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。
(B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。
(C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ，G )。
(D) 可以解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的p -V -T 的问题。
4．对于流体混合物，下面式子错误的是 。
(A)lim i i ix M M ∞→=(B)i i i H U pV =+(C) 理想溶液的i i V V =，i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =，i i G G =5．剩余性质R M 的概念是表示什么差别的 。
(A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体 (C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 。
(A) 气体状态 (B) 液体状态 (C) 固体状态(D) 气液不分状态7．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) 反应速率预测 (C) 化工过程能量分析(D) 相平衡研究8．对单位质量，定组成的均相流体系统，在非流动条件下有 。
2004级期末考试试卷答案[1]
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天津大学试卷专用纸学院化工学院专业班年级学号姓名共5页第1页B一、填空题（共30分，每小题3分）1. 纯物质p-V图上临界等温线在临界点处的斜率等于零，曲率等于零。
2. 第二Virial系数的物理意义为B仅与两分子间的相互作用力有关；B的大小是温度的函数。
普遍化Virial方程的适用条件是，对比体积V r > 2。
3. 高压下，理想混合气体的？=①，理想混合液体的Y= 1。
正偏差物系的特点是异类分子间作用力—小于—同类分子间的作用力。
4. 损失功是指当完全可逆过程和实际过程经历同样的始末态时，由于可逆程度的差别，导致这两种过程所表现出的功之间存在差值。
5. 某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器的出口温度、压力为T （p下的饱和温度）、p，现T比原冷凝器压力下的饱和温度低了5C,其它条件不变，则制冷循环的制冷量增加，压缩机功耗不变_ 。
x i d In M +x2d In L dpRT2RT（二乙胺-水）的液液平衡体系中，水在胺相中的摩尔分率为0.35，胺在水相中为0.00009,水在胺相中的活度系数为2.—，水在水相中的活度系数为」_。
8.制冷剂的汽化潜热要尽可能的大，是因为潜热大，可增加单位质量工质的制冷能力，使制冷剂的循环量减少。
二、简答题（共20分，每小题5分）1. 无热溶液和正规混合物的基本假设分别是什么？答：无热溶液：无热溶液理论假定由纯物质形成溶液时，其混合热基本为零，溶液非理想性的原因主要来自超额熵不等于零，即H E= O，G E=_TS E正规溶液：是指超额体积为零且混合熵变等于理想混合熵变的溶液，即v E = 0 ,S^0但正规溶液的混合热不等于零。
根据正规溶液的特点，超额Gibbs自由能可写成G E=H E=U E2. 空气在膨胀机中由温度T1=230 K压力p1=10.13 MPa绝热可逆膨胀至压力p2=0.1013MPa,如何得到空气膨胀后的最终温度T2值？答：由T-S图上的状态1点（T1=230K、p1=10.13MPa）沿等熵线（即垂直线）向下至状态2点（P2=0.1013MP）,该点的纵坐标值就是T2。
化工热力学(期末考试及答案)
化工热力学(答案在最后一页)一、单选题1.纯物质的第二virial系数B()(A)仅是T的区数(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区数2. 下面的说法中不正确的是()(A)纯物质无偏摩尔量(B)任何偏摩尔性质都是T,P的区数(C)偏摩尔性质是强度性质(D)强度性质无偏摩尔量3. Wilson方程是工程设计中应用最广泛的描述活度系数的方程。
以下说法不正确的是()(A)适用于极性以及缔合体系(B)不适用于液液部分互溶体系(C)提出了局部摩尔分率的新概念(D)它的超额自由焓模型是根据正规溶液为基础的4.气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值()(A)增加(B)减少(C)不变(D)不能确定5.要加热50℃的水，从热力学角度，用以下哪一种热源，损失功最小()(A)60°℃的热水(B)80℃的热水(C)100℃的饱和蒸汽(D)120℃的过热蒸汽6.对同一朗肯循环装置如果提高蒸汽的过热度，则其热效率().(A)有所提高，乏气干度下降(B)不变，乏气干度蜡加(C)有所提高，乏气干度增加(D)热效率和干度都不变7.对同一朗肯循环装置，如果提高汽轮机进汽压力，但温度等其余条件不变，则其热效率()(A)有所提高，乏气干度下降(B)不变，乏气干度增加(C)有所提高，乏气干度增加(D)热效率和干虚都不变8.作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机(即蒸汽透平机)中抽出部分蒸汽去()(A)锅炉加热锅炉进水(B)回热加热器加热锅炉进水(C)冷凝器加热冷凝水(D)过热器再加热9.某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变，比原冷凝压力下的饱和温度低了5度，则制冷循环()(A)冷量增加，功耗不变(B)冷量不变，功耗减少(C)冷量减少，功耗减小(D)冷量增加，功耗增加10.关于做功和加热本领的描述，不正确的是()(A)压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。
2007-2008期末考试试卷统一格式(A卷)
二、简答题（共20分，每小题5分）
1. 写出①稳定流动系统热力学第一定律的一般形式；②当流体流经泵和③流经换热器时系统热力学第一定律的简化形式。
2. 混合物临界点和纯物质临界点有什么相同和不同点？在什么情况下能会产生逆向蒸发现象？为什么？
3. 附图为由乙酸乙酯（1）—乙醇（2）—水（3）组成的三元混合物系的液液平衡相图。
请说明图中的A、B、C三点分别是几个液相共存，并在图中标出处于多相平衡的各相组成点（以α、β表示互成平衡的两相）。
4. 对于二元溶液，如)
(2
1
1
x
x
A
G E-
=,A为常数，写出=
1
lnγ？
水
乙酸乙酯
乙醇
A ●
●
B
●
C
五. （ 14分）
A 与
B 形成的二元混合物在90℃时蒸气压力为mmHg 800=S A p ，mmHg 600=S
B p ，假设汽相可按理想气体处理，液相活度系数2ln B A x =γ，2ln A B x =γ，问：
（1）与30%(mol)A 及70％(mol)B 的液相混合物平衡的蒸汽总压为多少？ （2）在90℃时能否生成共沸物？如生成的话，求出共沸组成和共沸压力。
（3）如已知26ln B
A x ⋅=γ，导出
B γln 的组成函数表达式
六（12分）
设有一制冷能力（制冷量）为41800 kJ/h 的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15℃，冷凝温度25 ℃，过冷度为5℃ 。
假设压缩机可逆绝热运行，膨胀为节流（等焓）过程。
求： 1）在T -S 图上表示此循环过程； 2）每小时制冷剂的循环量； 3）压缩机功耗； 4）循环制冷系数。
(完整word版)天津大学化工热力学试卷二
20 ～20 学年第 学期期末考试试卷学院 化工学院 专业 化学工程与工艺 班一、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 （5分×7＝35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。
2． 写出水在一定温度下的饱和蒸气压的获得方法。
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。
试从热力学的角度分析这些方程是否合理 4． 写出局部组成的概念，并说明Wilson 方程和NRTL 方程的适用条件。
5． 请写出中低压下汽液相平衡的关系式。
（其中：液相用活度系数表示，以 Lewis-Randall 规则为基准；汽相用逸度系数表示）。
6． 说明基团贡献法的出发点、优点及局限性 7． 简述估算沸点下蒸发焓的方法 三、计算题（共55分）1． （1）已知某饱和液体在273K 时，H m =0, S m =0，饱和蒸气压为1.27×105Pa ，若求478K ，68.9×105Pa 时该物质蒸汽的H m 和S m ，请设计出计算路径，并画出图。
（2）请写出各步骤的焓和熵的计算公式。
已知：该物质的饱和蒸气压方程为：TBA P s-=ln ，状态方程为:Cp RT pV m +=, 理想气体热容为：ET D C idm p +=,，式中各物理量均为国际单位制标准单位，A 、B 、C 、D 、E 为常数。
天津大学化工热力学课件.pdf
第三章纯物质的热力学性质热力学性质间的关系热力学基本方程Vp S T U d d d −=pV S T H d d d +=TS V p A d d d −−=TS p V G d d d −=VT ⎠⎝⎠⎝p ⎟⎠⎞ 麦克斯韦（Maxwell ）关系式热容定压热容p pC T H =⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂V VC T U =⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂pV S T H d d d +=恒压下两边同除以dTT T p p∂Vp S T U d d d −=恒容下两边同除以dTv ⎟⎞VV ⎠⎝∂⎠⎝定容热容热容理想气体热容ig gp C432ig g ETDT CT BT A C p ++++=gp C 式中的A 、B 、C 、D 、E 是由实验数据回归得到的常数，目前已有大批物质的相关数据，并且有许多估算方法。
真实气体热容真实气体热容既是温度的函数，又是压力的函数。
其实验数据很少，也缺乏数据整理和关联。
3.2 焓变和熵变的计算p 1pp 2pT M M Δ+ΔΔ焓随温度、压力的变化关系=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂pT H ()p T f H ,==⎟⎟⎠⎞⎝TpT V T V T C H p p d d d ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−+=p H Tp d d ⎟⎟⎠⎞⎜⎝⎜⎝⎛=p CpV d +=恒温下两边同除以d pVT +⎟⎟⎞⎜⎜⎝⎛p TT p ⎠⎝∂⎠⎜⎜⎝⎛p TT V T V p H ⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂p T V T V T C H H H p p p T T p T p d d 2121∫∫⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−+=Δ+Δ=Δ积分熵随温度、压力的变化关系()p T f S ,==⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂p T S =⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂TpS p S S Td d ⎟⎟⎠⎞⎛⎜⎝⎛∂=p T V T T C S S S p p pT T pT p d d 2121∫∫⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=Δ+Δ=ΔpT V T C S pp d d d ⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=积分p T ⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂−焓变、熵变的计算关系式T T V T C H H H p p p T T p T p d 2121∫∫⎥⎦⎢⎢⎣⎡⎠⎜⎝⎛∂−+=Δ+Δ=Δp S S S p p T T T p d 11∫⎟⎠⎞⎝∂=Δ+Δ=Δ理想气体焓、熵的计算=Δigp S ∫=Δ2d T p p TC H 432ig gET DT CT BT A C p ++++==ΔigpH ∫=Δ1d T T p TTS p T S p p pT d 21∫⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂−=Δp T V T V H p p p T d 21∫⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=Δp H p p Td 21ig∫⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=Δ0=∫−Δ1d ig p p T p p S ＝2ln p R =21ig ig ig igln d 21p p R T T CS S S T T pTp +ΔΔΔ∫＝＋＝∫=Δ=Δ21d ig ig igT T ppTC H H真实流体焓变和熵变的计算TH T T p p 21∫=ΔS T T p 1∫=ΔT T V H p p p T 21∫⎢⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=Δp T V S p p pT d 21∫⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=Δ真实流体焓变和熵变的计算SH ΔΔ,T 1,p 1●●T 2,p 2(T 1,p 1)ig(T 2,p 2)ig●●igig ,SH ΔΔ11S H ΔΔ22S H ΔΔ2ig12ig1S S S S H H H H Δ+Δ+Δ=ΔΔ+Δ+Δ=Δ剩余性质定义：所谓剩余性质，是真实状态下流体的热力学性质与在同一温度、压力下处于理想气体状态时广度热力学性质之间的差额，RM ),(),(igRp T M p T M M −=),(),(igR p T H p T H H −=),(),(igR p T S p T S S −=),(),(igRp T V p T V V −=真实流体焓变和熵变的计算SH ΔΔ,T 1,p 1●●T 2,p 2(T 1,p 1)ig(T 2,p 2)ig●●igig ,SH ΔΔ11S H ΔΔ22S H ΔΔR 11R 11,SS H H −=Δ−=ΔR 22R 22,SS H H =Δ=ΔR 2igR 1R 2igR 1SS S S H H H H +Δ+−=Δ+Δ+−=Δ剩余性质的计算),()(igRp TM T M M −=TM ⎟⎟⎠⎞⎛∂⎞⎞⎜⎜⎝⎛ig R ()∫⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎝⎜⎜⎝⎛+==pp Tp p p p MM 0d RR00→p ()()0R R 0M M p p ==()R =H ()R=S ()R≠V 在等温下，对p 微分等式两边同乘以d pp M T Rd d ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎜⎜⎝=从p 0至p 进行积分()∫⎥⎤⎢⎣⎡⎟⎟⎞⎜⎜⎝⎛+=pp p H H 0d 0RR ()00R=H p TTp⎠⎝∂⎟⎠⎜⎜⎝⎛∂p T V H pp p d 0R∫⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂−=⎠⎜⎜⎝⎛∂Tp ()∫⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+=pp Tp p S p S S S 0d ig 0RR p ⎜⎜⎝⎛)R=S ⎜⎜⎝⎛p T p S Tpp p d 0R∫⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎟⎠⎞⎝∂=剩余焓和剩余熵的计算TT B T B p ⎥⎦⎤⎢⎣⎡−⋅d d Tp ⋅−∫∞→⎥⎦⎤⎢⎣⎡−⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂+−=VV TVV p T p T RT pV d R状态方程法对应状态法维里方程立方型状态方程普遍化维里系数法普遍化压缩因子法∫∫∞→∞→+⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂=V V V V VV V R V T p S d d R⎥⎦⎤cRT ω+=)RR 1R ω+=。
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本科生期末考试试卷统一格式（16开）：20 ～20 学年第 学期期末考试试卷《化工热力学 》（A 或B 卷 共 页）（考试时间：20 年 月 日）学院 专业 班年级 学号 姓名一、 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。
答：封闭系统的热力学第一定律：W Q U +=∆稳流系统的热力学第一定律：s W Q Z g u H +=∆+∆+∆221 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。
答：第二维里系数B 代表两分子间的相互作用，第三维里系数C 代表三分子间相互作用，B 和C 的数值都仅仅与温度T 有关；舍项维里方程的混合规则为：∑∑===n i n j ij j i M B y y B 11，()10ij ij ij cij cij ij B B p RT B ω+=，6.10422.0083.0pr ij T B -=，2.41172.0139.0prij T B -=，cij pr T T T =，()()5.01cj ci ij cij T T k T ⋅-=，cij cijcij cij V RT Z p =，()[]331315.0Cj ci cij V V V +=，()cj ci cij Z Z Z +=5.0，()j i ij ωωω+=5.03. 写出混合物中i 组元逸度和逸度系数的定义式。
答：逸度定义：()ii i f RTd y p T d ˆln ,,=μ （T 恒定） 1ˆlim 0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛→i i p py f 逸度系数的定义：i i i py f ˆˆ=φ4. 请写出剩余性质及超额性质的定义及定义式。
答：剩余性质：是指同温同压下的理想气体与真实流体的摩尔广度性质之差，即：()()p T M p T M M id ,,-='∆；超额性质：是指真实混合物与同温同压和相同组成的理想混合物的摩尔广度性质之差，即：id m m M M -=E M5. 为什么K 值法可以用于烃类混合物的汽液平衡计算？答：烃类混合物可以近似看作是理想混合物，于是在汽液平衡基本表达式中的1=i γ，iv i φφ=ˆ，在压力不高的情况下，Ponding 因子近似为1，于是，汽液平衡表达式化简为：v is i s i i i idi p p x y K φφ==。
由该式可以看出，K 值仅仅与温度和压力有关，而与组成无关，因此，可以永K 值法计算烃类系统的汽液平衡。
6. 汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么？答：根据逸度系数的计算方程，需要选择一个同时适用于汽相和液相的状态方程，且计算精度相当。
这种方程的形式复杂，参数较多，计算比较困难。
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。
）答：根据相平衡准则，有l iv i f f ˆˆ=；其中，等式左边项可以根据逸度系数的定义式变形为：v i i v i py f φˆˆ=；等式的右边项可以根据活度系数的定义式变形为：ii i l i x f f γΘ=ˆ，而标准态取为同温同压下的纯液体，于是有()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=ΘRT p p V p f s i l i s is i i exp φ，带入相平衡准则，得到：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=RT p p V x p py s i l i i i si s i v ii exp ˆγφφ 2. 从汽液相平衡的关系式出发，进行适当的假设和简化，推导出拉乌尔定律。
答：1) 压力远离临界区和近临界区时，指数项()1exp ≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-RT p p V s i l i 。
2) 若体系中各组元是同分异构体、顺反异构体、光学异构体或碳数相近的同系物，那么，汽液两相均可视为理想化合物，根据Lewis-Randall 规则，有iv i φφ=ˆ；同时，1=i γ。
3) 低压下，汽相可视为理想气体，于是有：1ˆ=v iφ，1=s i φ。
综上所述，汽液平衡体系若满足1），2），3），则：i s i i x p py =，即为拉乌尔定律。
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m 3·mol -1，C p id = 7.0+1.0⨯ 10-3 T (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）答：首先涉及路径，273 K 饱和蒸汽压下的气体可近似视为理想气体。
13.31/2.22197.20/ln --=K t Pa p s i ()()=--===2732227313.312.22191ln T T s i T T T d p d -2824()48.231ln =∆-=∆T d p d Z R H s i v kJ·mol -1 ()6.150101.07.04732733-473273=⨯+==∆⎰⎰dT T dT C H ig p ig kJ·mol -1 V m =R T/p +10-5510-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-T V T V ()301052103005==∆⎰⨯-dp H R J·mol -1 11.17402=∆+∆+∆=∆+=Rig v m m H H H H H kJ·mol -12. 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：其中：V 1和V 2是纯组分的摩尔体积，a 、b 只是T 、p 的函数，试从热力学角度分析这些方程是否合理？答：由于该方程涉及到偏摩尔性质和温度压力等参数，因此如果该方程合理，必须要满足Gibbs-Duhem 方程。
首先，衡量等温等压下的Gibbs-Duhem 是否满足：即：02211=+V d x V d x 。
对二元体系，做衡等变形，得：0222111=-dx V d x dx V d x 由已知得：1112bx a b dx V d --=，2222bx a b dx V d --=。
于是，有：()()021222111≠-+-=-x x b a dx V d x dx V d x ，因此，该表达式不合理。
模拟题三一、选择题1、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、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3、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 cB.临界温度和临界压力下2222221111)()(bx x a b a V V bx x a b a V V --+=---+=-C.低于T c 和高于P cD.高于T c 和低于P c4、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于（ ）。
A. 0B. 1C. 2D. 35、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。
6、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7、(1.5分)0.1Mpa ,400K 的2N 1kmol 体积约为（ ）A 3326LB 332.6LC 3.326LD 33.263m8、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 ⋅/ 9、纯物质 PV 图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于（ ）。
A. -1B. 0C.1D. 不能确定10、对理想气体有（ ）。
0)/.(<∂∂T P H A 0)/.(>∂∂T P H B0)/.(=∂∂T P H C 0)/.(=∂∂P T H D11、对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（ ）。
A ． dH = TdS + VdpB ．dH = SdT + VdpC ． dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp12、对1mol 符合)/(b V RT P -=状态方程的气体，T P S )(∂∂应是（ ）A.R/V ；B.R ；C. -R/P ；D.R/T 。
13、当压力趋于零时，1mol 气体的压力与体积乘积（PV ）趋于（ ）。
A. 零 B 无限大 C. 某一常数 D. RT14、不经冷凝，能否将气体通过其他途径变成液体？（ ）A.能B.不可能C.还缺条件15、对1molVan der Waals 气体，有（ ）。
A. (∂S/∂V)T =R/(v-b)B. (∂S/∂V)T =-R/(v-b)C. (∂S/∂V)T =R/(v+b)D. (∂S/∂V)T =P/(b-v)16、纯物质临界点时，其对比温度T r （ ）。
A ．= 0B ．< 0C ．> 0D ．=117、当压力趋于零时，1mol 气体的压力与体积乘积（PV ）趋于:a. 零b. 无限大c. 某一常数d. RT18、下列各式中，化学势的定义式是 ( )j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU D n nA C n nG B n nH A ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.∂∂≡∂∂≡∂∂≡∂∂≡μμμμ 19、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( )（A ）纯物质无偏摩尔量 。
（B ）T ，P 一定，偏摩尔性质就一定。
（C ）偏摩尔性质是强度性质。
（D ）强度性质无偏摩尔量 。