热力学整理资料

有几个重点跟大家说一下：p33 p34 Maxwell 方程式 ；p36 dS 方程的推导，最重要的是第二dS 方程；p63 化学位，偏摩尔性质的定义；p66 偏摩尔性质的计算公式；p70混合物逸度，组分逸度，纯物质逸度的定义式；p74混合物逸度与组分逸度关系的推导；p88超额性质偏摩尔性质的推导；p89例题；p106相平衡的的三个判据；p113计算框图(有可能考大题，看清楚框图的名称记住内容)；第六章 熵平衡方程的特殊形式；

简答题

1、简述剩余性质的定义和作用。

剩余性质定义， *M M M R -=

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。如果求得同一T ，P 下M R ，则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或ΔM 。

2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。试用下表分析液化气成分选择的依据。

（1）虽然甲烷具有较高的燃烧值，但在它的临界温度远低于常温，而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度，也就是说，即使压力再高，也不能使它们液化。

（2）尽管己烷的临界压力较低，但它的正常沸点远高于常温，即在常温它不易气化，不利于燃烧。

3.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 +=∆+∆+∆22

1 4.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。（重点,去年考了,很多人没写出来,不知道今年还考不考）

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 -=，2.41172.0139.0pr ij T B -=，cij

pr T T T =，()()5.01cj ci ij cij T T k T ⋅-=，cij cij cij cij V RT Z p =，()[]3

31315.0Cj ci cij V V V +=，()cj ci cij Z Z Z +=5.0，()j i ij ωωω+=5.0

5.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：()i

i i f RTd y p T d ˆln ,,=μ （T 恒定）（重点）

1ˆlim 0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛→i i p py f 逸度系数的定义：i

i i py f ˆˆ=φ 6..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 M

7.(6分)卡诺定理的主要内容是是么？

所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机，以可逆热机效率最大，

所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆热机其效率相等，与工作介质无关。 ηmax ＝1－T2/T1

8.(6分)什么是理想功、损失功？

理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时，理论上可以产生的最大功或者必须消耗的最小功。损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功与理想功之间的差值。 Wl=W ac -W id

9.理想溶液的特征：分子结构相似，大小一样；分子间作用力相同；混合时没有热效应；混合时没有体积变化。符合上述四条即为理想溶液。

10. 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水，而不是其他的有机溶剂。

(2) 辛醇/水分配系数：实质上是固体和液体在部分互溶系统中的溶解度。它的特点是：溶解度极小；数据的可靠性很差；估算方法不准；常用碎片基团法。

判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式（3分×5＝15分）

1． 熵增原理的表达式为：0≥∆S （ × ） 熵增原理的表达式应该为：0≥∆隔离系统S 或者写为：0环境系统≥∆∆S S ＋，（其中等号在可逆条件下成立）

2．二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数（√）

二阶舍项维里方程可以适用于压力不高的气体的pVT 关系计算，由于逸度系数的计算需要使用相应条件下的状态方程，因此二阶舍项维里方程可以用于压力不高（小于1.5MPa ）情况下的纯物质逸度系数的计算。

3． RK 方程中，常数b a ,的混合规则分别为 ∑∑==i i

i M i

i

i M b y b a y a （ × ）

习惯上，用于RK 方程中常数b a ,的混合规则分别为 ∑∑∑==i

i

i M i ij

j i j M b y b a y 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。（×）

以Henry 定律为基准和以Lewis-Randall 规则为基准定义的活度选用的逸度标准态不同，因此相应的活度和活度系数值会发生相应的变化，但是逸度值不变。

6.一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。( 对 )

7、在T －S 图上, 空气和水蒸气一样,在两相区内,等压线和等温线是重合的。 ( 错 )

8、(1分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成理想溶液。( 对 )

9、(1分)二元共沸物的自由度为2。(错 )

10、(1分)理想溶液各组分的活度系数γ和活度为1。( 错 )

11、(1分)逸度也是一种热力学性质, 溶液中组分i 的分逸度与溶液逸度的关系为

∑=n

i i i f x f ˆln ln （错）

12、(2分)冬天，使室温由10℃升至20℃，空调比电加热器更省电。 (对 )