化工热力学第一章 例题
化工热力学复习资料
1 2 1 u (1202 502 ) 103 5.950kJ kg 1 2 2 Ws 2.778(930 0.02943 5.95) 2657kJ s 1
4
(2)忽略动位能变化 Ws mh 2583 54kJ s 1 . 2583 2567 误差：Er 0.00623=0.623℅ 2567
1.0 10 nW V W nE V E 14.61nW 58.01nE (1) W ' W V (nW ) VW nE VE' 17.11(nW ) 56.86nE (2) 18 18 18nW W 35 4 18nW (3); (4) 46n 96 46nE 65 E
ˆ ln m yi ln i
i
故
ˆ ˆ ˆ ln m y1 ln 1 y2 ln 2 y3 ln 3 0.2ln 0.7 0.35ln 0.6 0.45ln 0.9 0.2975 m 0.7427
fm pm 6079.5 103 0.7427=4515.2(kPa)
试求：（）透平机输出功率； 1 （2）忽略进、出口蒸汽的 动能和位能变化，估计 对输 出功率计算值所产生的 误差？
3
1 2 解：)稳流过程Q Ws m(h gz u ) (1 2 Q0 104 m 2.778kg s 1 3600 h 2300 3230 930kJ kg 1 gz 9.81 (3 0) 103 29.43 103 kJ kg 1
19
B绝热压缩 k p2 WS ZRT1[( ) k 1 p1
k 1 k
1]
1.4 1 1.4
1 .4 1 .0 1.05 8.314 293.15 [( ) 1 .4 1 0.1 8330J m ol1 8330 0.475 3960J m ol1 p2 T2 T1 ( ) p1
化工热力学课后习题答案
化工热力学课后习题答案化工热力学课后习题答案解析与实践化工热力学是化学工程专业中的重要课程，它涉及到热力学原理在化工过程中的应用。
课后习题是学生巩固知识、提高能力的重要途径。
本文将针对化工热力学课后习题答案进行解析，并结合实际工程案例进行讨论。
第一题：某化工过程中，液体从100°C冷却至30°C，求其冷却前后的焓变化。
解析：根据热力学知识，焓变化可以通过温度变化和相变潜热来计算。
在这个过程中，液体从100°C冷却至30°C，因此焓变化可以表示为：ΔH = mcΔT + mL其中，m为液体的质量，c为液体的比热容，ΔT为温度变化，L为相变潜热。
实际案例：在化工生产中，液体冷却过程常常会伴随着热量的释放。
比如在冷却塔中，热水经过冷却塔顶部的喷淋装置，通过与空气的接触，将热量传递给空气，使水的温度降低。
这个过程中，热水的焓发生了变化，而释放的热量则被转化为冷却塔底部的冷却水。
第二题：某反应器中，气体从1MPa膨胀至0.1MPa，求其膨胀过程中的焓变化。
解析：气体的膨胀过程可以看作是绝热膨胀，根据绝热过程的热力学关系，焓变化可以表示为：ΔH = C_pΔT其中，C_p为气体的定压比热容，ΔT为温度变化。
实际案例：在化工生产中，气体的膨胀过程常常会伴随着功的输出。
比如在天然气输送管道中，高压天然气经过减压阀膨胀至低压，释放出的能量可以用来驱动压缩机或者发电机，实现能量的转换和利用。
通过以上两个习题的解析和实际案例的讨论，我们可以看到化工热力学的知识在实际工程中的重要性。
掌握热力学原理和应用是化学工程师必备的基本能力，通过课后习题的答案解析和实践案例的讨论，可以帮助学生更好地理解和应用这些知识，提高工程实践能力，为将来的工程实践打下坚实的基础。
化工热力学习题集(附答案)教学内容
化工热力学习题集（附答案）模拟题一一•单项选择题（每题1分，共20分）本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表:A.饱和蒸汽B.超临界流体C.过热蒸汽2. T温度下的过冷纯液体的压力P（）A. >P S TB.<P S TC.=P S T3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P（）A. >P S TB.<P S TC.=P S T4.纯物质的第二viriaI系数B（）A仅是T的函B是T和P的函C是T和V的函D是任何两强度性质的函数数数数5.能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程，必须至少用到（）A. 第三viriaI系B.第二virial系C.无穷项D.只需要理想气体方数数程6.液化石油气的主要成分是（）A.丙烷、丁烷和少量的B.甲烷、乙烷C.正己烷戊烷7.立方型状态方程计算V时如果出现三个根，则最大的根表示（）A.饱和液摩尔体积B.饱和汽摩尔体积C.无物理意义8.偏心因子的定义式（）A. ©（戌片“ 1B. ©（戌片山1。
Ig（ F>S）Tr 1.09.设Z为x，y的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（）A.Zx x Z y y上1y zB.Zxxy y Zy1Z xC.Z x y1D.Z y y1x y y Z Z x x y x Z Z x 10.关于偏离函数M R，理想性质M*，下列公式正确的是（)A.M R M*MB.M R M 2M*C.M R M*M D.M*M RM11.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的函数（C）偏摩尔性质是强度性质。
（D）强度性质无偏摩尔量。
12. 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=n RT。
（ E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。
(完整版)化工热力学习题集锦
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__________AK kmol m Pa ⋅⋅⨯/10314.833 B 1.987cal/kmol K C 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。
第一章__化学热力学基础_习题解答
第一章 化学热力学基础1-1 气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，为什么要用环境的压力e P ？在什么情况下可用体系的压力体P ？ 答：在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，可用体系的压力体P 代替e P 。
1-2 298K 时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )定压下加热到373K ；（3）定容下加热到373K 。
已知 C v,m = 28.28J·mol -1·K -1。
计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。
解 （1） △U = △H = 0 kJ V V nRT W Q 587.82ln 298314.85ln12=⨯⨯==-= 11282.282ln 314.85ln-⋅=⨯==∆K J V V nR S （2） kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==∆ kJ nC U m V 61.10)298373(,=-=∆ W = △U – Q P = － 3.12 kJ112,07.41298373ln )314.828.28(5ln-⋅=+⨯==∆K J T T nC S m P （3） kJ nC Q U m V V 61.10)298373(,=-==∆ kJ nC H m P 72.13)298373(,=-=∆ W = 0112,74.31298373ln 28.285ln-⋅=⨯==∆K J T T nC S m V 1-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P θ，T=300K 。
求 (1) 在空气中膨胀了1dm 3，做功多少？ (2) 膨胀到容器内压力为 lP θ，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP θ时，气体做多少功？W f dl p A dl p dVδ=-⋅=-⋅⋅=-⋅外外外解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=J V P W e 1001011035-=⨯⨯-=∆-=- （2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=n R T P n R T P n R T P V V P V P W e 109)10()(12-=--=--=∆-=θθ J 6.4489300314.82109-=⨯⨯⨯-= （3） Vn R TP dP P P e =≈-=1221ln ln 12121P P nRT V V nRT dV V nRT dV P W V V V V e ==-=-=⎰⎰ kJ PP 486.11101ln 300314.82-=⨯⨯⨯=θ1-4 1mol 理想气体在300K 下，1dm 3定温可逆地膨胀至10dm 3，求此过程的 Q 、W 、△U 及△H 。
(完整)化工热力学第1阶段练习题
江南大学现代远程教育 第一阶段练习题考试科目:《化工热力学》第一章至第二章（总分100分)学习中心（教学点） 批次： 层次： 专业： 学号： 身份证号：姓名： 得分：一、单项选择题（本题共5小题，每小题2分，共10分）一、1、T 温度下的过冷纯液体的压力P ( ).A. >()T P sB. 〈()T P sC. =()T P s2、T 温度下的过热纯蒸汽的压力P ( ）.A. >()T P s B 。
<()T P s C. =()T P s3、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是（ ）。
A.相同的B.不同的4、指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为( )。
A 。
饱和蒸汽B 。
超临界流体 C. 过热蒸汽5、纯物质的第二virial 系数B （ ）.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二、判断题（本题共5小题，每小题2分，共10分） 1、描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是γγ)1(1212-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=P P T T （其中ig Vig P C C =γ），而一位学生认为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。
（ )2、自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。
（ )3、自变量与独立变量是不可能相同的。
（ )4、孤立体系的热力学能和熵都是一定值.( ）5、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程.（ ）三、简答题（本题共5小题，每小题6分，共30分)1、常用的三参数的对比状态原理有哪几种？2、总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同.3、简述对比状态原理.4、如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？5、状态函数的特点是什么？四、计算题（本题共1小题，共10分）某一服从P （V-b ）=RT 状态方程（b 是正常数）的气体，在从1000b 等温可逆膨胀至2000b ，所做的功应是理想气体经过相同过程所做功的多少倍？五、计算题（本题共1小题,共20分）某反应器容积为31.213m ，内装有温度为0227C 的乙醇45.40kg .现请你试用以下三种方法求取该反应器的压力，并与实验值（2.75MPa )比较误差。
化工热力学第一章 例题
第一章 例题一、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. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的以V 表示)(以P 表示)。
4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，∆U =()1121T P P R C igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，∆H =1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。
B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，∆U = 0 ，∆H = 0 。
C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，∆U =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11211ig PC RigPP P R V P R C ，∆H =1121T P P C ig P C R ig P ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。
5. 在常压下1000cm 3液体水膨胀1cm 3，所作之功为 0.101325J ；若使水的表面增大1cm 2，我们所要作的功是6102.7-⨯J (水的表张力是72e rg cm -2)。
6. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。
7. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。
8. 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1章 化工热力学基础
a = 0.42748 R 2Tc2.5 pc
m = 0.48508 + 1.55171 ω − 0.15613 ω 2 A = ap R 2T 2 B = bp RT
《高等化工热力学》第1章
(4) Peng-Robinson(PR)方程 方程
Peng-Robinson (PR，1976)方程和 方程和SRK方程具有相似的 ， 方程和 方程具有相似的 特征，在计算饱和蒸气压、液体密度等更为准确一些。 特征，在计算饱和蒸气压、液体密度等更为准确一些。
《高等化工热力学》第1章
1.1.1 理想气体状态方程
EOS for Ideal Gas 理想气体的(1)分子没有体积， 分子之间没有作用力 分子之间没有作用力， 理想气体的 分子没有体积，(2)分子之间没有作用力， 分子没有体积 为概念上的气体。真实气体只有在压力很低(常压以下 、或 为概念上的气体。真实气体只有在压力很低 常压以下)、 常压以下 温度很高(高于 ℃)的条件下才接近理想气体。实验数据证 高于200℃ 的条件下才接近理想气体 实验数据证 的条件下才接近理想气体。 温度很高 高于 积仅仅是温度的函数： 这种气体的pV积仅仅是温度的函数 明，这种气体的 积仅仅是温度的函数：
R = 8 .314413 ( J .mol
−1
⋅ K −1 )
《高等化工热力学》第1章
1.1.2 立方型状态方程 (Cubic EOS)
理想气体中假设： 理想气体中假设：分子没有体积和分子之间没有相互 作用力，故真实气体的状态方程主要从分子体积(斥力项 斥力项， 作用力，故真实气体的状态方程主要从分子体积 斥力项，b) 和分子相互作用能(引力项 引力项， 两个方面对理想气体方程进行 和分子相互作用能 引力项，a)两个方面对理想气体方程进行 修正。立方型方程是对理想气体方程最直接的修正， 修正。立方型方程是对理想气体方程最直接的修正，因为这 些方程可以展开为摩尔体积V的三次方多项式 的三次方多项式， 些方程可以展开为摩尔体积 的三次方多项式，故称立方型 方程(Cubic Equations of State)。 方程 。 立方型方程有许多，这里重点介绍: 立方型方程有许多，这里重点介绍 (1) van der Waals (vdW)方程 方程 (2) Ridlich-Kwang (RK)方程 方程 (3) Soave-Ridlich-Kwang (SRK)方程 方程 (4) Peng-Robinson (PR)方程。 方程。 方程
化工热力学-流体PVT关系-0918
普遍化关联
444 1.32 337
Tpc 337 .0K , p pc 5.811MPa pr
13.78 0.237 5.811
Tr
Z 0 0.680,Z 1 0.205 y 111 y 222 0.5 0.225 0.5 0.145 0.185
求出下列各第二Virial系数B值
Bij / m3 kmol1
-0.324
-0.018
-0.1125
22
12
-0.474
-0.394
-0.218
-0.098
-0.3660
-0.2100
2 0.5 0.5 - 0.2100 0.52 - 0.3660 -0.2250 m 3 km ol1
Z Z 0 Z 1 0.680 0.185 0.205 0.718 ZRT 0.718 8.314 444 4 3 1 V 1 . 92 10 m . mol p 13 .78 10 6
Hale Waihona Puke 液体的pVT关系（选讲）
饱和液体摩尔体积
ij 11 22
12 ij 11
Tcij / K pcij / MPa
Vcij / m3 mol1
Z cij
0.274 0.281
0.278
ij
0.225 0.152
0.185
304.2 369.8
335.4
7.3765 4.25
5.470
B 0
B 1
0.0942 0.2030
0.1416
化工热力学
第一章 绪论
流体的状态方程式（EOS） 对应态原理的应用
化工热力学例题及解答
第4章 非均相封锁体系热力学一、是不是题1. 偏摩尔体积的概念可表示为{}{}ii x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=,,,,∂。
2. 在必然温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。
3. 理想气体混合物确实是一种理想溶液。
4. 关于理想溶液，所有的混合进程性质转变均为零。
5. 关于理想溶液所有的逾额性质均为零。
6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
7. 体系混合进程的性质转变与该体系相应的逾额性质是相同的。
8. 关于理想溶液的某一容量性质M ，那么__i i M M =。
9. 理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ϕϕ=ˆ。
10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，那么温度和压力不变，整体积为原先两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原先两气体熵之和。
11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，那么混合进程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。
12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关。
13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其整体积为 30 cm 3。
14. 纯流体的汽液平稳准那么为f v =f l 。
15. 混合物体系达到汽液平稳时，老是有l iv i l v l i v i f f f f f f ===,,ˆˆ。
16. 均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系老是有 ∑=iit Mn M 。
17. 关于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry 规那么，那么在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall 规那么。
18. 二元混合物，当01→x 时，1*1→γ，∞→11γγ，12→γ，∞=2*2/1γγ。
19. 理想溶液必然符合Lewis-Randall 规那么和Henry 规那么。
(完整版)化工热力学习题集(附答案)
模拟题一1. 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（ ）A. 饱和蒸汽B. 超临界流体C. 过热蒸汽2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s4. 纯物质的第二virial 系数B （ ）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 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ ）A. 第三virial 系数B. 第二virial 系数C. 无穷项D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ ）A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷B. 甲烷、乙烷C. 正己烷7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ）A. 饱和液摩尔体积B. 饱和汽摩尔体积C. 无物理意义8. 偏心因子的定义式（ ）A. 0.7lg()1s r Tr P ω==--B. 0.8lg()1s r Tr P ω==--C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ）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 ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ ）A. *R M M M =+B. *2R M M M =-C. *R M M M =-D. *R M M M =+11. 下面的说法中不正确的是 ( )（A ）纯物质无偏摩尔量 。
化工热力学第一,二三章完整!!!答案
第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式2-1 试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。
（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。
其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。
[解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积idV 为33168.314(400273.15)1.381104.05310id RT V m mol p --⨯+===⨯⋅⨯ （2） 用RK 方程求摩尔体积将RK 方程稍加变形，可写为0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1）其中2 2.50.427480.08664c c c cR T a p RT b p ==从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K, c p =4.60MPa ，将它们代入a, b 表达式得2 2.56-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010a ⨯⨯==⋅⋅⋅⨯ 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010b m mol --⨯⨯==⨯⋅⨯ 以理想气体状态方程求得的idV 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为5168.314673.152.9846104.05310V -⨯=+⨯⨯ 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610)-----⨯⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯ 3553311.381102.984610 2.1246101.389610m mol -----=⨯+⨯-⨯=⨯⋅ 第二次迭代得2V 为353520.563353553313.2217(1.389610 2.984610)1.381102.984610673.154.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.381102.984610 2.1120101.389710V m mol ------------⨯⨯-⨯=⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯+⨯-⨯=⨯⋅1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。
化工热力学例题与解答
化工热力学例题与解答化工热力学是研究化学和热力学之间关系的学科，广泛应用在化工工程中。
在实际应用中，熟练掌握热力学的基本原理和计算方法是十分重要的。
本文将通过一些典型的化工热力学例题，为读者呈现解答过程和计算方法。
例题1：某化学反应A ↔ B由以下反应方程式描述：A ⇌ 3B + 2C已知该反应的反应焓为-100 kJ/mol，温度为298 K，反应的气体物质由理想气体组成。
求该反应的平衡常数Kp。
解答1：根据热力学基本原理，平衡常数Kp与反应焓的关系可以通过以下公式计算：ΔrG = -RTlnKp其中，ΔrG表示反应的标准反应自由能变化，R为气体常数，T为温度。
根据上述反应方程式，我们可以确定该反应的平衡常数Kp的表达式为：Kp = (PB)^3 * PC^2 / PA其中，PA、PB和PC分别表示A、B和C的分压。
根据热力学的定义，反应焓为系统吸热时的值，因此反应焓为负值。
将已知的反应焓代入计算公式，得到：ΔrG = -100 kJ/mol将温度T代入计算公式，得到：ΔrG = -100000 J/mol代入理想气体方程式PV = nRT，可以得到：ΔrG = -RTlnKp = ΔrH - TΔrS其中，ΔrS表示反应的标准反应熵变，可以通过以下公式计算：ΔrS = ΣνiS°(B) - ΣνiS°(A)将以上已知数据代入计算公式，可得到反应的标准反应熵变ΔrS，并代入ΔrG的计算公式，解得平衡常数Kp的值。
例题2：某化学反应A + B → 2C的反应焓为+200 kJ/mol，反应温度为300 K。
如果初始时A和B的摩尔分数分别为0.2和0.3，求该反应在平衡时C的摩尔分数。
解答2：根据热力学基本原理，平衡时所有物质的化学势相等。
假设反应达到平衡时C的摩尔分数为x，A和B的摩尔分数为1-x。
根据平衡时的化学势条件，可以得到以下方程：2μC = μA + μB其中，μ表示化学势。
化工学院20112010化工热力学复习题
二、选择题
1、P34（1、2、3、4）
2、偏心因子是从下列定义的
A、分子的对称性B、蒸汽压性质C、分子的极性
三、填空题
1、P34（1、2、3、4、5）
2、偏心因子的定义是（），其含义是（）
3、对应态原理是指（）
四、计算题
1、P34（1、4）2、P25例题2-5 3、P22例题2-3
同样得到
（b）
同样得
同理
由（c）的计算结果可得
(c)由 得到
7已知苯（1）－环己烷（2）液体混合物在303K和101.3kPa下的摩尔体积是 （cm3mol-1）,试求此条件下的（a） ；(b) ；(c) （不对称归一化）
解：（a）
(b)由混合过程性质变化的定义，得
（c）由对称归一化超额性质的定义知
二、选择题
1、P143（1、2）
2、下列二元混合物模型中，指出不对称归一化条件的活度系数为（）
三、填空题
P143（1、2、5、6）
四、计算题
1、P143（3、6）
2、例题5-1 3、例题5-5 4、例题5-6
5、例题5-7 6、例题5-11 7、例题5-12
8、例题5-4
五、图示题
1、P144（1、2）2、例题5-13
第六章流动系统的热力学原理及应用
1、在P-V图上和T-S图上，表示出卡诺循环，并说明具体过程。
2、画出逆卡诺循环示意图，并且用T-S图表示，对其过程进行分析。
3、说明改进朗肯循环的主要措施，并用T-S图表示。
4、P171二、图示题（1）
5、P172（6）
6、实际蒸汽压缩制冷装置中的膨胀过程，为何采用节流阀而不用膨胀机？
《化工热力学》详细课后习题答案解析(陈新志)
2习题第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。
和，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，，，，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，，，）2. 封闭体系的体积为一常数。
（错）3. 封闭体系中有两个相。
在尚未达到平衡时，两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则两个相都等价于均相封闭体系。
（对）4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。
（对）5. 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。
）6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质，但是状态方程 P=P (T ，V )的自变量中只有一个强度性质，所以，这与相律有矛盾。
（错。
V 也是强度性质）7. 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；同样，对于初、终态压力相等的过程有。
（对。
状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。
）8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是（其中），而一位学生认为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。
(错。
) 9. 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）10. 自变量与独立变量是不可能相同的。
（错。
有时可以一致）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. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P ，V )等温可逆地膨胀到(P ，V )，则所做的功为i i f f(以V 表示)或 (以P 表示)。
4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知)，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P，则mol ，温度为 和水 。
(完整word版)化工热力学习题集及答案
模拟题一一．单项选择题（每题1分,共20分）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( ）饱和蒸汽超临界流体过热蒸汽T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ）〉()T P s<()T P s=()T P sT 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ）>()T P s〈()T P s=()T P s纯物质的第二virial 系数B （ )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能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到( )第三virial 系数第二virial 系数无穷项只需要理想气体方程 液化石油气的主要成分是（ ）丙烷、丁烷和少量的戊烷 甲烷、乙烷 正己烷 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示( ）饱和液摩尔体积 饱和汽摩尔体积无物理意义偏心因子的定义式（ ）0.7lg()1s r Tr P ω==--0.8lg()1s r Tr P ω==-- 1.0lg()s r Tr P ω==-设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有( ）A 。
1x y zZ Z x x y y ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭B. 1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭C 。
1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ D 。
1y Z xZ y y x x Z ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭关于偏离函数MR,理想性质M*，下列公式正确的是（ ）A. *R M M M =+B. *2RMM M =-C. *RMM M =-D 。
*RM M M =+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 的函数. （C)偏摩尔性质是强度性质。
化工热力学第一章作业参考答案
2、求1nol 理想气体在常压、25℃时的体积由理想气体状态方程有ν＝RT/p ＝8.314×298/101325＝0.02445m 3=24.45L4、1mol 丙烷放在2L 容器中，用RK 方程分别求100℃和6℃时容器内的压力。
已知其饱和蒸汽压为0.57MPa 100℃时：R-K 方程 a = 18.301 b = 6.268×10-5 (R 取8.3145) P = 1.3718 MPa SRK 方程m = 0.7617 a(Tr) = 0.9935 a(T) = 0.9447 b = 6.268×10-5 (R 取8.3145) P = 1.3725 MPa 6℃时：R-K 方程 P = 0.9325 MPaSRK 方程 a(Tr) = 1.1969 a(T) = 1.1381 P = 0.922 MPa 饱和液体摩尔体积可采用修正的Rackett 方程计算 V sl = 84.33 cm 3/mol<2.0×10-3 m 3/mol, 故P = 0.57 MPa7. van der waals 方程B = b-a/(RT) 代入数值后B = -5.818×10-5C = b 2 代入数值后 C = 1.850×10-9Z = 1+BP/(RT)+(C-B 2)P 2/(RT)2 代入数值后 Z = 0.7453 RK 方程： B = b-a/(RT 3/2) 代入数值后 B = -5.580×10-5C = b 2+ab/(RT 3/2) 代入数值后 C = 3.441×10-9Z = 1+BP/(RT)+(C-B 2)P 2/(RT)2 代入数值后 Z = 0.7840 SRK 方程： B = b-a(T)/(RT) 代入数值后 B = -5.355×10-5C = b 2+a(T)b/(RT) 代入数值后 C = 3.375×10-9Z = 1+BP/(RT)+(C-B 2)P 2/(RT)2 代入数值后 Z = 0.7958 PR 方程： B = b-a(T)/(RT) 代入数值后 B = -6.659×10-5C = b 2+2a(T)b/(RT) 代入数值后 C = 5.7166×10-9Z = 1+BP/(RT)+(C-B 2)P 2/(RT)2 代入数值后 Z = 0.756210、请将van der waals 方程转换为式（2-67）所示的对比形式23138rr r r V V T P --=解：van der waals 方程为：2Vab V RT P r --=()RT b V V a P =-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⇒2由学习van der waals 方程时得到的结论：3,89c c c b RT a υυ== 又由cc c c c c T VP R P RT 3883=⇒=υ代入上式，有： c c rc c c V P T V V V V P P 383322=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 两边消去PcVc ，即得所求。
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第一章 例题
一、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. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的
以V 表示)
(以P 表示)。
4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig
P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则
A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，∆U =()
1121T P P R C ig
P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，∆H =
112
1T P P C ig P ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-。
B 等温过程的 W =21ln
P P RT -，Q =2
1ln P P
RT ，∆U = 0 ，∆H = 0 。
C 绝热过程的 W =(
)
⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣
⎡
-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--112
11ig
P
C R
ig
P
P P R V P R C ，Q = 0 ，∆
U =
(
)
⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣
⎡
-⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-112
11ig P
C R
ig
P
P P R V P R C ，∆H =112
1T P P C ig P C R ig P ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。
5. 在常压下1000cm 3液体水膨胀1cm 3，所作之功为 0.101325J ；若使水的表面增大1cm 2，
我们所要作的功是6102.7-⨯J (水的表张力是72e rg cm -2)。
6. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。
7. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。
8. 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。
二、计算题
1. 一个绝热刚性容器，总体积为V t ，温度为T ，被一个体积可以忽略的隔板分为A 、B 两
室。
两室装有不同的理想气体。
突然将隔板移走，使容器内的气体自发达到平衡。
计算该过程的Q 、W 、U ∆和最终的T 和P 。
设初压力是（a ）两室均为P 0；（b ）左室为P 0，右室是真空。
解：（a ）不变P T U W Q ,;0,0,0===∆
(b) 05.0,,;0,0,0P P T U W Q ====即下降一半不变∆
2. 常压下非常纯的水可以过冷至0℃以下。
一些-5℃的水由于受到干扰而开始结晶，由于
结晶过程进行得很快，可以认为体系是绝热的，试求凝固分率和过程的熵变化。
已知冰的熔化热为333.4J g -1和水在0～-5℃之间的热容为4.22J g -1 K -1。
解：以1克水为基准，即
由于是等压条件下的绝热过程，即021=+==H H H Q P ∆∆∆，或
(
)()()0631
.004.3345022.410
10
5
=→=-++⨯⨯→=-+⎰
-x x H
x dT C fus
P ∆J
T H x dT T C S S S fus P 415
.27315
.268211013.715.2734.3340631.015.26815.273ln 22.41-⨯=-⨯=∆-=∆+∆=∆⎰
3. 某一服从P （V-b ）=RT 状态方程（b 是正常数）的气体，在从1000b 等温可逆膨胀至
2000b ，所做的功应是理想气体经过相同过程所做功的多少倍？
解：000722.12ln 9991999ln ln ln
1
212=⎪⎭⎫
⎝⎛=----=V V RT b V b
V RT W W ig
rev
EOS rev
4. 对于ig
P C 为常数的理想气体经过一绝热可逆过程，状态变化符合下列方程
γ
γ)
1(1212-⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡=P P T T ，其中ig V
ig P C C =
γ，试问，对于2cT bT a C ig
P
++=的理想气体，上述关系式又是如何? 以上a 、b 、c 为常数。
解：理想气体的绝热可逆过程，PdV W dU rev -=-=δ
(
)
()()()
0ln 2ln
,,0ln 0
ln 1
221221212122112122
2
1=--+-+==+⎪⎭⎫
⎝
⎛++-=+-++→
-=-⎰P P R T T c
T T b T T a T T P P V V V V R dT cT b T R a V Rd dT T
R
cT
bT a dV
V
RT
dT R C T T ig P
故又
5. 一个0.057m 3气瓶中贮有的1MPa 和294K 的高压气体通过一半开的阀门放入一个压力恒定为0.115MPa 的气柜中，当气瓶中的压力降至0.5MPa 时，计算下列两种条件下从气瓶中流入气柜中的气体量。
(假设气体为理想气体) (a)气体流得足够慢以至于可视为恒温过程；
(b)气体流动很快以至于可忽视热量损失（假设过程可逆，绝热指数4.1=γ）。
解：（a ）等温过程
66.11294314.857000
5.0294314.8570001112111=⨯⨯-⨯⨯=-=RT V P RT V P n ∆mol
(b)绝热可逆过程，终态的温度要发生变化
18.24115.02944
.11
4.11
12
12=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=--r
P
P T T γK
11.918
.241314.857000
5.0294314.8570001212111=⨯⨯-⨯⨯=-=
RT V P RT V P n ∆mol 三、图示题
1. 下图的曲线T a 和T b 是表示封闭体系的1mol 理想气体的两条等温线，56和23是两等压线，而64和31是两等容线，证明对于两个循环1231和4564中的W 是相同的，而且Q 也是相同的。
解：1-2-3-1循环，0=U ∆ ()()()
()()a b a b ig V
ig P a b ig V a b ig P T T R T T C C T T C T T C Q Q Q Q -=--=---+=++=0312312123
123123Q W -=
4-5-6-4循环，0
=U ∆ ()()()
()()a b a b ig V
ig P a b ig V a b ig P T T R T T C C T T C T T C Q Q Q Q -=--=---+=++=0645645456
456456Q W -=
所以
123456Q Q =和123456W W =。