化工热力学习题
化工热力学习题
XX学院
一、填空题:
1、化工热力学内容的三要素为“原理-模型-应用”，其中，原理是（基础），应用是（目的），模型是（应用）中不可缺少的工具。
2、状态函数的特点是（与系统的变化途径无关）。
3、封闭系统中，温度为T 的1mol 理想气体从体积V 1恒温可逆膨胀至V 2，则W ＝（W ＝RTln 12V V ），Q ＝（Q ＝W ＝RTln 1
2V V ），△U ＝（△U ＝0），△H ＝（△H ＝0）。 4、纯物质的汽化曲线就是蒸汽压曲线，汽化曲线终止于（临界点）。
5、过冷液体的压力（低于）同温度下的饱和蒸汽压（高于/低于），过热蒸汽的压力（高于）同温度下的饱和蒸汽压（高于/低于）。
6、微观上，virial 系数反映了分子间的相互作用，如第二virial 系数（B 或B ´）反映了（两个分子）分子间的相互作用，第三virial 系数（C 或C ´）反映了（三个分子）分子间的相互作用。
7、 Lydersen 的三参数对应态原理的三个参数分别为（T ）、（P ）、（Z ）。
8、简单流体的偏心因子应（等于）零，而其它流体的偏心因子则（大于）零。
9、Pitzer 的三参数对应态原理的三个参数分别为（T ）、（P ）、（ω）。
10、偏心因子表达了一般流体的与简单流体分子间（相互作用）的差异。简单流体的偏心因子应（等于）0，而其他流体的偏心因子则（大于）0。
11、 以vdW 方程为代表的两参数立方型状态方程的常数a 和b 具有一定的物理意义。a 是分子间（相互作用力）的度量，b 与（分子）的大小有关。
12、表达汽液平衡的蒸汽压曲线起始于（三相点），而终止于（临界点）。
13、当压力等于该温度下的饱和蒸汽压力时，立方型状态方程有三个体积根，则最大根代表（饱和蒸汽）体积，最小根代表（饱和液相）体积，中间根（没有物理意义）。
14、热力学基本关系式dH ＝TdS ＋Vdp 适用于只有（体积）功存在的（均相封闭）系统。
15、某一理想气体从V 1绝热可逆膨胀至V 2，则系统的△S （等于）零（等于/不等于）。
16、偏离函数是指研究态相对于某一参考态的热力学函数的差值，并规定参考态是与（研究态）同温，且压力为（P ）的理想气体状态。
17、 偏离函数M －ig M 0中的M 和ig
M 0（可以）是不同的相态（可以/不可以）。
18、偏离函数中，尽管P 0的取值没有限制，但习惯上以两种方式居多，一种是取P 0等于（1），另一种是取（研究态）的压力。
19、偏离函数的数值与（参考压力P ）的选取有关。
20、纯物质汽、液两相达平衡时，饱和汽相的吉氏函数与饱和液相的吉氏函数（相等）（相等/不等）。
21、混合物的偏离函数的参考态必须是与研究态M 同（温度），同（组成）的理想气体混合物。
22、偏摩尔性质是指，在保持（T ）、（P ）和（｛n ｝≠i ）不变的条件下，在系统在加入极少量的i 组分dn i ，引起系统的某一（容量）（容量/强度）性质的变化。
23、对于理想溶液，混合过程中V、U及H的变化量为（0）；A、G的变化量（小于0）；S的变化量（大于0）（大于0/小于0/等于0）。
24、当压力趋于0时，混合物的组分逸度等于理想气体混合物的（分压）（总压/分压）。
25、超额性质是真实溶液与理想溶液的（摩尔）性质之差（摩尔/偏摩尔）。
26、对于理想溶液，所有的超额性质均（等于）零（等于/不等于）。
27、在等压条件下，混合物的相变过程一般是（变温）过程（等温/变温）。
28、一般正偏差系统的泡点线位于理想系统的泡点线的（上方）（上方/下方），而一般负偏差系统的泡点线则位于理想系统的泡点线的（下方）。
29、在露点时，（汽）相组成等于总组成（汽/液），汽相分数等于（1）（0/1）。
30、在泡点时，液相组成（等于）总组成（小于/等于），汽相分数（等于）0（等于/大于）。
31、在闪蒸时，汽、液相组成与总组成（不等）（相等/不等）。
32、一般情况下，低压气体在液体中的溶解度都较（小）（大/小），但随着压力的增加而明显（增加）（增加/减小）。
33、热力学一致性只是检验实验数据质量的（必要）条件（充分/必要）。
34、两个液相混合时，若△G＞0，则形成的液体混合物是（不稳定）系统（稳定/不稳定），若△G＜0，则形成的液体混合物是（稳定）系统（稳定/不稳定）。
35、过程进行时，系统和环境之间是以（功）和（热）的形式传递能量的。
36、热量是因为（温度）差而引起的能量传递，而做功是由（势）差引起的能量传递。
37、一切自发过程都是（不可逆）过程（可逆/不可逆）.
38、所有工作于同温热源和同温冷源之间的热机，以（可逆）热机效率最高（可逆/不可逆），并且其效率只与（高温热源）和（低温热源）的绝对温度有关有关，与工作介质（无关）（有关/无关）。
39、过程达到平衡状态时，过程的总熵变达到（最大）值（最大/最小）。
40、熵产生不是系统的性质，而是与系统的（不可逆）过程有关（可逆/不可逆）。不可逆程度越大，过程的熵产生（越大）（越大/越小），可逆过程的熵产生（等于）零（等于/不等于）
41、理想功是系统的状态变化以完全（可逆）的方式完成（可逆/不可逆），理论上产生最大功或消耗的最小功。
42、稳定流动过程的理想功只与（状态）变化及环境（温度）（温度/压力）有关。
43、理想功与轴功的不同在于：理想功是完全（可逆）过程（可逆/不可逆）。
44、损失功是由两部分组成的，其一是由过程的（不可逆）（可逆/不可逆）性而引起的熵（增加）（增加/减少）造成的，其二是由过程的（热）（热/功）损失造成的。
45、系统从某一状态变到基态时，（可逆）过程可以获得最大功（可逆/不可逆），即理想功，系统状态距离基态越远，理想功越（大）（大/小）。
46、节流过程是（不可逆）过程，故节流后的熵值一定（增加）。
二、单选题：
1、与环境之间无（2）传递的系统称为封闭系统。
（1）能量（2）物质（3）热量
2、孤立系统与环境之间（3）。
（1）无物质交换（2）无能量交换（3）既无物质交换又无能量交换
3、非均相封闭系统含有多个相，每个相都可以视为均相敞开系统，但当系统达到平衡状态时，系统中的任何一相都可以视为（2）。
（1）均相敞开系统（2）均相封闭系统（3）均相隔离系统
4、封闭系统中有两个相α，β。在尚未达到平衡时，α，β两个相都是（1）。
（1）均相敞开系统（2）均相封闭系统（3）均相隔离系统
5、确定纯物质的单相系统的状态，需要2个（2）性质作为独立变量。
（1）容量（2）强度（3）热力学
6、容量性质除以物质的量定义为摩尔性质，而摩尔性质属于（2）。
（1）容量性质（2）强度性质（3）两者都不是
7、只要给定（1）强度性质，就可确定纯物质的汽液平衡状态。
（1）1个（2）2个（3）3个
8、下列性质中，属于强度性质的是（3）。
（1）体积（2）熵（3）压力
9、状态函数仅取决于（2）。
（1）系统状态变化的途径（2）初态和终态（3）与前两者都无关
10、纯物质的汽液平衡系统的自由度数是（1）。
（1）1 （2）2 （3）3
11、平衡状态时，系统与环境之间的净流（物质和能量）为（3）。
（1）＜0 （2）＞0 （3）＝0
12、对于纯物质，一定温度下的泡点压力和露点压力是（3）。
（1）泡点压力大（2）露点压力大（3）二者相等
13、在压力大于临界压力，温度高于临界温度的区域内，纯物质以（3）存在。
（1）气体（2）液体（3）超临界流体
14、对于纯物质，在P-T图上泡点线和露点线是（1）。
（1）重合（2）分开（3）相交
15、纯物质P-T图上的三条饱和线——熔化曲线、升华曲线和汽化曲线上的自由度数是（2）。（1）0 （2）1 （3）2
16、纯物质的三相点的自由度数为（1）。
（1）0 （2）1 （3）3
17、对于纯物质，在P-V图上泡点线和露点线是（2）。
（1）重合（2）分开（3）部分重合
18、纯物质由蒸汽变成液体，（3）经过冷凝的相变化过程。
（1）必须（2）一定不（3）不一定
19、T温度下的过热纯蒸汽的压力P（1）（P S为该温度下的饱和蒸汽压）。
（1）＞P S（T）（2）＝P S（T）（3）＜P S（T）
20、在临界状态下，气体和液体是（1）。
（1）相同（2）不同（3）无法判断
21、过冷液体的压力（1）同温度下的饱和蒸汽压。
（1）低于（2）高于（3）等于
22、RK方程与vdW方程相比（2）。
（1）引力项相同（2）斥力项相同（3）完全不相同
23、纯物质的vdW方程中的常数a、b只与（3）有关。
（1）温度（2）压力（3）物质种类
24、第二virial系数（B或B´）反映了（2）分子间的相互作用。
（1）1个（2）2个（3）3个
25、第三virial系数（C或C´）反映了（3）分子间的相互作用。
（1）1个（2）2个（3）3个
26、Z的大小反映了真实气体与理想气体的偏离程度，理想气体的Z=1，实际气体的压缩因子（3）。（1）Z＞1 （2）Z＜1 （3）Z＞1或Z＜1
27、当P→0时，纯气体的[RT/P－V（T，P）]的值为（3）。
（1）0 （2）很高的T时为0 （3）在Boyle温度时为0
28、纯物质的virial系数（如B或B´、C或C´…）是（1）的函数。
（1）物质和温度（2）物质（3）温度
29、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（2）。（1）第二virial系数（2）第三virial系数（3）无穷项
30、Pitzer的三参数对应状态原理引入的第三个参数是（3）。
（1）T r（2）P r（3）ω
31、偏心因子表达了一般流体与简单流体分子间相互作用的差异，因此简单流体的偏心因子应（3）零。
（1）大于（2）小于（3）等于
32、简单流体的偏心因子等于0，而其它流体的偏心因子则（1）。
（1）大于（2）小于（3）等于
33、Lydersen等引入（3）作为三参数对应状态原理的第三参数。
（1）T r（2）P r（3）Z C
34、vdW方程常数a和b具有一定的物理意义。参数a是（2）的度量。
（1）分子的大小（2）分子间相互作用力（3）分子间的距离
35、vdW方程常数a和b具有一定的物理意义。参数b与（1）有关。
（1）分子的大小（2）分子间相互作用力（3）分子间的距离
36、在P-V图上的状态方程的超临界等温线随摩尔体积的增加而单调下降，故对于任意给定压力，有（1）体积根。
（1）1个（2）2个（30个
37、以P为显函数的立方型状态方程，若V有三个正实根，则代表液相体积的是（1）。
（1）最小根（2）最大根（3）中间根
38、以P为显函数的立方型状态方程，若V有三个正实根，则代表蒸汽体积的是（2）。
（1）最小根（2）最大根（3）中间根
39、热力学基本关系dU ＝TdS －pdV 式适用于只有（ 1 ）功存在的均相封闭系统。
（1）体积功 （2）流动功 （3）轴功
40、等压条件下，系统与环境交换的热（ 3 ）系统焓的变化。
（1）大于 （2）小于 （3）等于
41、等容条件下，系统与环境交换的热等于系统（ 2 ）的变化。
（1）焓 （2）内能 （3）熵
42、下列函数中，（ 3 ）是系统的性质。
（1）W （2）Q （3）U
43、物质由状态A 变化到状态B ，沿可逆途径变化时的焓变为△H 1，沿不可逆途径变化时的焓变
为△H 2，则：（ 1 ）。
（1）△H 1＝△H 2 （2）△H 1＞△H 2 （3）△H 1＜△H 2
44、物质由状态A 变化到状态B ，沿可逆途径变化时所作的功为W 1，沿不可逆途径变化时所作的功为W 2，则：（ 2 ）。
（1）W 1＞W 2 （2）W 1＜W 2 （3）W 1＝W 2
45、一气体符合P ＝RT/（V －b ）的状态方程从V 1等温可逆膨胀至V 2，则系统的△S 为（ 2 ）。
（1）RTln b V b V --12 （2）Rln b
V b V --12 （3）0 46、理想气体的U 、H 、C V 、C P 仅仅是（ 1 ）的函数。
（1）温度 （2）压力 （3）比容
47、偏离函数M －M 0ig ＝M （T ，P ）－M ig （T ，P 0），当M ＝U 、H 、C V 、C P 时，偏离函数与P 0（ 2 ）。
（1）有关 （2）无关 （3）无法确定
48、偏离函数的数值与参考压力P 0有关，但参考压力P 0（ 3 ）我们要计算的性质变化。
（1）一定影响 （2）可能影响 （3）不影响
49、吉氏函数变化与P-V-T 关系为G ig （T ，P ）－G x ＝RTlnP ，则G x 的状态应该为（ 3 ）。
（1）T 和P 下纯理想气体 （2）T 和零压下的纯理想气体 （3）T 和单位压力下的纯理想气体
50、纯物质汽、液两相达平衡时，气相逸度与液相逸度间的关系是（ 3 ）。
（1）气相逸度大 （2）液相逸度大 （3）二者相等
51、当P →0时，纯物质的逸度与压力的比值为（ 2 ）。
（1）f / P →∞ （2）f / P ＝1 （3）f / P ＝0
52、逸度系数的概念为φ＝p f
，理想气体状态的逸度系数为（ 1 ）。
（1）等于1 （2）等于0 （3）小于1
53、μJ 表示等焓过程中的温度随压力的变化，对于理想气体（ 3 ）。
（1）μJ ＝1 （2）μJ ≠0 （3）μJ ＝0
54、理想气体经过绝热节流阀后，其温度将（ 2 ）。
（1）升高 （2）不变 （3）降低
55、压缩过程常被近似看作绝热可逆过程，即等熵过程，此过程可直观地表示在（ 3 ）上。
（1）lnP-H 图 （2）H-x 图 （3）T-S
56、绝热节流膨胀过程为等焓过程，此过程可直观地表示在（ 1 ）上。
（1）lnP-H 图 （2）P-V 图 （3）T-S
57、若非均相封闭系统含有α，β两个相和N 个组分，在达到相平衡时，系统总的熵变化、体积变化、热力学能变化和各组分的总摩尔数的变化都应（ 2 ）。
（1）≠0 （2）＝0 （3）＞0
58、下列偏导数中属于偏摩尔性质的有（ 3 ）。
（1）（i n G ∂∂）S ，V ，nj （2）(i n G ∂∂)S ，P ，nj （3）(i
n G ∂∂)T ，P ，nj 59、偏摩尔性质的含义指，在保持T 、P 和｛n ｝≠1一定的条件下，在系统在加入极少量的i 组分dn i ，引起系统的某一（ 3 ）性质的变化。
（1）强度 （2）热力学 （3）容量
60、偏摩尔性质反映了（ 1 ）传递对系统性质的影响。
（1）物质 （2）能量 （3）动量
61、对于纯物质系统，摩尔性质与偏摩尔性质是（ 2 ）的。
（1）不同 （2）相同 （3）不一定相同
62、混合物中各组分的偏摩尔性质（ 1 ）相互独立的。
（1）不是 （2）是 （3）不确定
63、对于理想溶液，混合过程中体积的变化（ 2 ）。
（1）大于0 （2）等于0 （3）小于0
64、对于理想溶液，混合过程中熵的变化（ 1 ）。
（1）大于0 （2）等于0 （3）小于0
65、对于理想溶液，混合过程中吉氏自由能G 的变化（ 3 ）。
（1）大于0 （2）等于0 （3）小于0
66、由混合物的逸度的表达式i G ＝ig i G ＋RTln i f 可知，ig i G 的状态为（ 1 ）。
（1）系统温度，P=1时纯组分i 的理想气体状态 （2）系统温度，P=1的纯组分i
（3）系统温度，系统压力纯组分i 的理想气体状态
67、当压力趋于0时，混合物的组分逸度（ 2 ）理想气体混合物的分压。
（1）大于 （2）等于 （3）小于
68、活度系数γi 是溶液非理想性的度量，由此可以对溶液进行分类。对于正偏差溶液有（ 1 ）。
（1）γi ＞1 （2）γi ＞0 （3）γi ＜0
69、对称归一化的活度系数选择与研究态同温、同压、同组成的（ 3 ）为参考态。
（1）理想稀溶液 （2）某一溶液 （3）理想溶液
70、对称归一化的活度系数具有（ 1 ）的特性。
（1）1lim →i x γi ＝1 （2）1lim →i x γi *＝1 （3）1
lim →i x γi ＝0 71、活度系数是真实溶液与同温、同压、同组成的理想溶液的组分逸度之比。活度系数均为（ 1 ）的数量。
（1）正 （2）负 （3）正负均可以
72、不对称归一化的活度系数选择与研究态同温、同压、同组成的（1）为参考态。
（1）理想稀溶液（2）某一溶液（3）理想溶液
73、将真实溶液与理想溶液的（2）之差定义为超额性质。
（1）偏摩尔性质（2）摩尔性质（3）强度性质
74、超额吉氏函数反应了溶液的非理想性，对于理想溶液（3）。
（1）γi＞1 G E＞0 （2）γI＜1 G E＜0 （3）γi＝1 G E＝0
75、与活度系数一样，超额吉氏函数也反应了溶液的非理想性，若γi＞1，G E＞0，则溶液为（1）。（1）正偏差溶液（2）负偏差溶液（3）理想溶液
76、在等压条件下，混合物的相变过程一般是（2）过程。
（1）等温（2）变温（3）等温、变温交替
77、在等压条件下，纯物质的相变过程一般是（1）过程。
（1）等温（2）变温（3）等温、变温交替
78、一般正偏差系统的泡点线位于理想系统的泡点线（3），但不产生极小值。
（1）不确定（2）下方（3）上方
79、真实系统偏离理想系统的程度随分子间相互作用的增强而（2）。
（1）减小（2）增大（3）不受影响
80、功和热是过程进行时系统和环境间传递的能量，它们（2）。
（1）是状态函数（2）不是状态函数（3）不确定
81、热完全转化为功的过程是（3）。
（1）可逆（2）不可逆（3）不能实现
82、自发进行的不可逆过程只能向着总熵（1）的方向进行，最终趋于平衡态。
（1）增加（2）不变（3）减少
83、过程进行的最大限度是达到平衡状态，此时过程的总熵变达到（1）。
（1）最大值（2）最小值（3）无法确定
84、熵流是由于系统和环境间有（2）的传递而引起的熵变。
（1）功（2）热（3）能量
85、可逆过程的熵产生（3）零。
（1）大于（2）小于（3）等于
86、某一气体稳定流过一绝热可逆透平，其熵值将（3）。
（1）增加（2）减少（3）不变
87、隔离体系内部熵增加，则有（1）。
（1）功损失（2）热损失（3）能量损失
88、绝热节流过程是等（2）过程。
（1）熵（2）焓（3）压力
89、节流时存在摩擦阻力损耗，故节流过程是（1）过程。
（1）不可逆（2）可逆（3）不确定
90、节流过程是不可逆过程，故节流后的熵值一定（3）。
（1）不变（2）减少（3）增加
三、名词解释：
1、系统：热力学的研究对象总是选择宇宙空间中的一部分，这一部分选定空间即称为系统。
2、环境：除系统外的其余部分称为环境。
3、封闭系统：与环境之间无物质传递的系统称为封闭系统。
4、敞开系统：与环境之间有物质传递的系统称为敞开系统。
5、孤立系统：与环境之间既无物质又无能量传递的系统称为孤立系统。
6、均相封闭系统：只有一个相的封闭系统称为均相封闭系统。
7、强度性质：一类与系统的尺寸（即物质量的多少）无关的性质称为强度性质。
8、容量性质：与系统中物质量的多少有关的性质称为容量性质。
9、状态函数：与系统状态变化的途径无关，仅取决于初态和终态的量称为状态函数。
10、热力学过程：系统的变化总是从一种平衡状态到另一种平衡状态，这种变化称为热力学过程。
11、热力学循环：热力学循环是指系统经过某些过程后，又回到了初态。
12、超临界流体：在T ＞T C 和P ＞P C 的区域内，气体和液体变得不可区分，称之为超临界流体。
13、蒸汽压：纯物质在一定温度（＜T C ）下，能使汽液共存的压力即为蒸汽压。
14、偏离函数：是指研究态相对于某一参考态的热力学函数的差值，并规定参考态是于研究态同温，且压力为P 0的理想气体状态。
15、逸度：dG ＝RTdlnf 和0
lim p f ＝P 构成逸度的完整定义。
16、干度：饱和蒸汽在湿蒸汽中所占的分数称为干度。
17、自由度：独立变量的个数称为自由度。
18、偏摩尔性质：在T ，P ，｛n ｝≠i 一定的条件下，总容量性质对于i 组分摩尔数的偏导数称为偏摩尔性质。
19、活度系数：活度系数是真实溶液与同温、同压、同组成的理想溶液的组分逸度之比。
20、对称归一化活度系数：选择与研究态同温、同压、同组成的理想溶液为参考态的活度系数称为对称归一化活度系数。
21、不对称归一化活度系数：由理想稀溶液作参考态的活度系数称为不对称归一化活度系数。
22、超额性质：真实溶液与理想溶液的摩尔性质之差称为超额性质。
23、一般正偏差系统：系统泡点线位于理想系统的泡点线上方，但不产生极值，称为一般正偏差系统。
24、一般负偏差系统：系统泡点线位于理想系统的泡点线下方，但不产生极小值，称为一般负偏差系统。
25、共沸点：随着分子间相互作用的增强，真实系统偏离理想系统的程度增大，以至于在泡点线上产生极值点，称为共沸点。
26、共沸组成：共沸点处，泡点线与露点线相切，汽相组成与液相组成相等，称为共沸组成。
27、相分裂：将不同溶液混合时的不互溶现象称为相分裂。
28、熵流：若有热量流入或流出系统，则必定伴有相应的熵变化，该熵变称为熵流。
29、理想功：理想功就是系统状态变化完全以可逆方式完成，理论上产生最大或消耗最小功。
30、损失功：系统在相同的状态变化过程中，实际过程所作的功（产生或消耗）与完全可逆过程
所作的理想功之差称为损失功。
四、简答题：
1、系统是怎样定义及分类的？举例说明。
答：热力学的研究对象总是选择宇宙空间中的一部分，这一部分选定空间即称为系统。系统可分为封闭系统（与环境之间无物质传递），敞开系统（与环境之间有物质传递）和孤立系统（与环境之间既无物质又无能量传递）。
2、现有一杯有盖子的饱和盐水，恒温槽，一只恒容、绝热、不透光、不导电的箱子。请你用不同的组合，
分别构成孤立系统、封闭系统、敞开系统。
答：将杯子盖紧盖，放入恒温槽内，将瓶子视为系统，则为封闭系统；将盖子打开，水蒸汽自由出入，是敞开系统；将杯子放在恒容、绝热、不透光、不导电的箱子内，就是孤立系统。
3、如何确定纯物质单相系统的状态？
答案：系统的状态由系统的强度性质所决定，由相律可知，纯物质单相系统的自由度数是2，故要确定纯物质单相系统的状态需要两个强度性质。
4、为什么非均相系统在平衡状态下，各相可视为均相系统？
答案：非均相系统的平衡状态首先表现为各相之间的相平衡，并且在相平衡状态下，各相之间的净流（物质和能量）为零，故各相也可视为平衡状态下均相系统。
5、在一刚性容器中，装入1mol 某一纯物质，容器的体积正好等于该物质的摩尔临界体积V C 。如果使其加热，沿图中的1→C →2的途径变化（C 是临界点）。描述在加热过程中各点的状态和现象。
答：点1表示容器中装的是该纯物质的汽液混合物，沿1→C →2线是等容加热过程，过程进行到临界点C 时，汽液相界逐渐消失，继续加热，容器中一直是均相超临界流体，整个过程容器内压力不断增加。 6、试定性画出纯物质的P-V 相图，并在图上指出：(a)蒸汽，(b)气相，(c)液相，(d)固相，(e)
答：
7、将vdW 常数a ，b 与临界参数的关系代入vdW 方程，并应用于临界点得：Z C ＝P C V C /(RT C )＝
0.375，
试由此分析vdW 方程的缺陷。
答：vdW 方程给出了固定的临界压缩因子，即Z C ＝0.375。但多数流体的Z C 在0.23～0.29之间，明显低于vdW 方程的Z C ，因此在T C 和P C 一定时，由vdW 方程计算的V C 大于实际流体的V C ，反映了该方程描述流体P-V-T 性质的不足。
8、vdW 方程在理想气体状态方程的基础上作了哪些改进？vdW 常数a ，b 物理意义是什么？ 答：作了如下两个方面的改进：（1）考虑到分子占有一定的体积。（2）考虑了分子间有吸引力。vdW 常数a 是分子间相互作用力的度量，b 与分子的大小有关。
9、virial 系数的影响因素是什么？第二、第三virial 系数的物理意义？
答：对于给定物质，virial 系数仅是温度的函数。virial 系数反映了分子间的相互作用，第二virial 系数（B 或B ´）反映了两个分子间的相互作用，第三virial 系数（C 或C ´）反映了三个分子间的相互作用。
10、偏心因子物理意义是什么？ 答：偏心因子的概念是考虑到一般流体与简单流体对比蒸汽压的差别而提出的，它表达了一般流体的与简单流体分子间相互作用的差异。简单流体的偏心因子应等于0，而其他流体的偏心因子则大于0。
11、Pitzer 的三参数对应状态原理的内容。
答：Pitzer 在T r 、P r 不变的条件下，将任一研究流体的压缩因子关于简单流体展开成幂级数，只考虑一阶偏导数，即：Z ＝Z
（0）
＋ω)(
ω
∂∂Z Tr ，Pr ≈Z （0）＋ωZ （1） Z （0）
是简单流体的压缩因子，第二项的偏导数代表了研究流体相对于简单流体的偏差。 12、如何利用纯物质的状态方程研究混合物的性质？
答：在研究混合物性质时，通常将混合物看成一个虚拟的纯物质，并且有虚拟的特征参数，用这些虚拟的特征参数代入纯物质的状态方程中，就可以计算混合物的性质了。但混合物的虚拟参数强烈的依赖于混合物的组成，必须建立混合法则。
13、怎样由立方型状态方程确定纯物质的饱和蒸汽体积和饱和液相体积？
答：通常在一定的压力范围内，每个压力下都可由立方型状态方程求得三个正实数根，其中最小的代表液相体积，最大的代表蒸汽体积，中间根没有物理意义。当压力等于饱和蒸汽压时，求得的液相体积为饱和液相体积，蒸汽体积为饱和蒸汽体积。 14、分析对于封闭系统，Q －W 仅决定于过程的初态和终态。
答：虽然Q 和W 不是系统的性质，但由封闭系统的能量平衡方程可知：△U ＝Q －W ，而U 是系统的性质，其变化仅与过程的初态和终态有关，因此Q －W 仅决定于过程的初态和终态。 15、分析由可逆途径推导的热力学基本关系式dU ＝TdS －PdV ，它的应用并不限于可逆过程。 答：因为式dU ＝TdS －PdV 中只含有状态函数，其变化只决定于初、终态，与途径无关，因此它的应用并不限于可逆过程，但要求系统与环境间只交换体积功。
16、如何由偏离函数计算性质M 随着状态(T 1，P 1)→(T 2，P 2)的变化？
答：偏离函数的定义为：M －M 0ig ＝M(T ，P)－M ig
(T ，P 0)。可通过数学上的恒等式，将两个研究态之间的性质变化与偏离函数和理想气体性质联系起来，即：M(T 2，P 2)－M(T 1，P 1)＝[M(T 2，P 2)－M ig (T 2，P 0)]－[M(T 1，P 1)－M ig (T 1，P 0)]＋[M ig (T 2，P 0)－M ig
(T 1，P 0)] 等压条件下理想气体性质随伟大的变化可由理想气体等压热容计算，再计算出偏离函数，即可求得性质M 随着状态(T 1，P 1)
→(T 2，P 2)的变化。
17、可以是不同的相态。偏离函数M －M 0ig 中的M 和M 0ig
是否可以是不同的相态？分析原因。
答：如计算液相偏离函数时，M 是液相，M 0ig
是气相，可以理解为初、终态分别是两个不同相态
的均相封闭系统，但M 和M 0ig
的组成必须相同，计算偏离函数的模型也要适用于汽、液两相。 18、逸度的定义式dG ＝RTdlnf 是否是逸度的完整定义？
答：不是。因dG ＝RTdlnf 仅定义了逸度的相对变化值，不能确定逸度的绝对值。需要补充下列条件构成逸度的完整定义：0
lim →p f ＝P 该式的含义是：当P →0时，逸度与压力相等，符合理想
气体行为。
19、什么是Joule-Thomoson 系数？其物理意义？ 答：Joule-Thomoson 系数的定义是：μJ ＝)(
P
T
∂∂H μJ 表示等焓过程中温度随压力的变化。当μJ ＞0时，系统经过一等焓过程，温度随压力的升降而升降，当μJ ＜0时，变化情况相反。 20、是否可将纯物质的饱和性质计算方法推广到混合物？分析原因。
答：不可以。因为纯物质的饱和性质计算是基于相平衡条件G SV ＝G Sl ，或f SV ＝F sl ，或φSV ＝φSl
。而混合物的相平衡条件与纯物质不同，是两相中的偏摩尔吉氏函数相等。另外，平衡的汽、液组成并不一定相等。
21、写出含有N 个组分和M 个相的非均相混合物的相平衡准则。
答：T （1）＝T （2）＝…＝T （M ） P （1）＝P （2）＝…＝P （M ）
μi (1)＝μi (2)＝…＝μi (M)
（i ＝1，2，…，N ）。 22、如何确定纯物质汽、液平衡系统的自由度？
答：根据相律：F ＝N －M ＋2 其中：N 为组分数，M 为相数。对于纯物质汽、液平衡系统，组分数N ＝1，相数M ＝2，故F ＝1－2＋2＝1，即自由度数为1。 23、偏摩尔性质的含义。
答：偏摩尔性质的含义是指，在保持T ，P ，｛n ｝≠i 不变的条件下，在系统中加入极少量的i 组分dn i ，引起系统某一容量性质的变化。偏摩尔性质反映了系统组成对系统性质的影响。 24、共沸点液相的性质与纯物质有何异同？
答：相同点：都能在等温等压的条件下汽化。不同点：共沸点的液相不是纯物质，而是混合物，共沸组成随着T 或P 而变化。
25试比较泡点计算、露点计算和闪蒸计算的特点。
答：在泡点时，液相组成等于总组成，汽相分数等于0；在露点时，汽相组成等于总组成，汽相分数等于1；闪蒸时，汽、液相组成与总组成均不相等，汽相分数在0和1之间。 26、状态方程法计算混合物汽液平衡的主要分哪几步？ 答：主要分三步。（1）选定适用于汽、液两相的状态方程，并结合混合法则推导出组分部分逸度系数的表达式；（2）求纯组分状态方程常数，并得到混合物的相互作用参数；（3）由迭代法求解汽液平衡准则方程组。27、什么是汽液平衡数据的热力学一致性检验？
答：推算汽液平衡的无模型法表明，基于Gibbs-Duhem 方程，能从T-P-x 数据推算y ，若实验测定了完整的T-P-x-y 数据，也一定能通过分析实验数据与Gibbs-Duhem 方程的符合程度，来检验实验数据的质量，这种方法称为汽液平衡数据的热力学一致性检验。
28、能满足热力学一致性的汽、液平衡数据是否就是高质量的数据？
答：不一定。Herington 的一致性判据是根据大多数相同的结果总结出的一个相对标准，而且Gibbs-Duhem 方程只是一个约束偏摩尔性质的必要条件，所以，符合热力学一致性条件的热力学数据也不一定准确性很高。但不满足热力学一致性的汽、液平衡数据是不可靠的。 29、试由吉氏函数变化判断不同液体混合后的状态。
答：若两个液相混合时，混合过程的吉氏函数变化△G ＞0，则形成的液体混合物是一个不稳定系统，即将要发生相分裂；相反，若混合过程的吉氏函数变化△G ＜0，则形成的液体混合物是一个稳定系统，即均相溶液，不会有液液平衡存在。
30、考虑一个具有电热元件的炉子，炉子保温良好，合上电闸，则温度开始上升，试分析对单独电热元件来说是否存在熵流和熵生。
答：首先，在电热元件内，电能转变成热能，这是一不可逆过程，因而有熵生存在；其次，热能由电热元件传给周围环境，系统和环境间有热交换，因而有熵流存在。即以电热元件为系统时，既有熵流又有熵生。
五、计算题：
1、在25℃和0.1MPa 时，测得甲醇（1）中水（2）的偏摩尔体积近似为2V ＝18.1－3.221x cm 3
·mol -1
，纯甲醇的摩尔体积为1V ＝40.7cm 3
·mol -1
，试求该条件下甲醇的偏摩尔体积（用2x 表示）。 解：在保持T ，P 不变的条件下，由Gibbs-Duhem 方程得
2211V d x V d x +＝0
()22111
214.64.6212dx x dx x x x
V d x x V d -=--=-
= 积分得：2
2112.3x V V -=-
=1V 40.7－3.2×22x cm 3·mol -1
2、氮气（看成理想气体）在300K 、2atm 下，通过一个绝热管上的部分开启的阀门（节流阀），阀下游的压力是1atm 。试求：a 阀门下游的温度是多少？ b 1mol 气体通过阀门的熵变? c 过程是否可逆？ 解：（1）理想气体的节流过程为等温过程，所以， T 1＝T 2＝300K
（2）△S ＝Rln(P 1/P 2) ＝8.314×ln(2/1) ＝5.75 (J ·mol -1·K -1
） (3) 因过程绝热，则
△S surr ＝0 △S is ＝△S ＝5.76 (J ·mol -1·K -1
)＞0
所以过程不可逆。
3、某工程师设计一个机器，利用1mol 理想气体在100℃从10atm 膨胀到1atm ，并需要在此过程中吸收热量2000cal ，问此过程能否实现？ 解：理想气体系统等温过程的熵变为：
△S syst ＝Rln(P 1/P 2) ＝8.314×ln(10/1)＝19.14(J ·mol -1·K -1
）
△S surr ＝Q/T ＝－2000×4.18/398.15＝－21.0 (J ·mol -1·K -1
）
△S is ＝△S syst ＋△S surr ＝19.14－21.0＝－1.86 (J ·mol -1·K -1
）＜0 所以此过程不能实现。
4、用反渗透膜法可将海水淡化为纯水。将298K 的海水加压到P 0＋π（P 0是环境压力，π是海水渗透压），并认为海水是可逆地透过半透膜，得到纯水。若298K 时海水的渗透压为2.5329MPa ，
密度为1000kg ·m 3
，试计算淡化1kg 海水所需消耗的最小功是多少？
解：因海水透过半透膜的过程近似为可逆过程，可逆过程的轴功即为理想功，则： W id ＝W S ·rev ＝－
⎰
+π
00
p p Vdp
海水可视为不可压缩流体，则V ＝1/ρ＝1/1000＝0.001 m 3
·kg -1
W id ＝－
⎰
+π
00
p p Vdp ＝－V(P 0＋π－P 0) ＝－V ·π
＝0.001×2.5392×106
J ·kg -1
＝2.54KJ ·kg –
1
5、求298K ，0.1013MPa 的水变成273K ，同压力下冰的过程的理想功。设环境温度为298K 。298K
时水的有关数据为：H 1＝104.89KJ ·kg –1 ，S 1＝0.376KJ ·kg –1·K –1
；273K 时冰的有关数据为：
H 2＝－334.72KJ ·kg –1 ，S 2＝－1.226KJ ·kg –1·K –1
。 解：根据理想功的表达式 W id ＝T 0△S －△H
△H ＝H 2－H 1＝－334.72－104.89＝－439.61 KJ ·kg –
1
△S ＝S 2－S 1＝－1.226－0.376＝－1.602KJ ·kg –1·K –1
W id ＝T 0△S －△H ＝298×（－1.602）－（－439.61）＝－35.10 KJ ·kg –
1
6、计算在流动过程中温度为813K ，压力为5.0MPa 的1mol 氮气（可看成理想气体）所能给出的最大有用功为多少？取环境温度为288K ，环境压力为0.1MPa 。氮气的摩尔等压热容C P ＝35.5
J ·mol –1·K –1
。
解：这是求1kmol 氮气由始态（813K ，5.0MPa ）变化到终态（288K ，0.1MPa ）时所做的最大功，既理想功。
△H ＝WC P （T 2－T 1）＝1×35.5×（813－288）＝18.64（KJ ·mol –1·K –1
）
△S ＝△S 1＋△S 2＝WRln(P 1/P 2)＋W
dT T
c T T p
⎰
2
1 ＝WRln(P 1/P 2)＋WC P ×ln(T 2/T 1) ＝1×8.314×ln(5.0/0.1) ＋1×35.5×ln(813/288)＝69.36(J ·mol -1·K -1
）
W id ＝T 0△S －△H ＝298×69.36×10-3
－18.64＝2.03（KJ ）
7、如果空气（可视为理想气体）绝热节流膨胀，压力从2100KPa 降到100 KPa 不做任何功，设环境温度为298.15K 。确定此过程所产生的损失功。 解：因绝热节流膨胀
Q ＝0 △H ＝0 △T ＝0
所以过程的熵变为：
△S ＝Rln(P 1/P 2) ＝8.314×ln(2100/100)＝25.312（KJ ·Kmol –1·K –1
） 过程所产生的损失功为：
W L ＝T 0△S －Q ＝298.15×25.312－0＝75470（KJ ·Kmol –1
）
8、有两个质量均为1Kmol ，比容均为C P ＝20KJ/（Kmol ·K ）的物体，温度分别为T 1＝400K ，T 2＝900K ，在与环境完全隔离的情况下使这两个物体接触，当两个物体的温度相等时，损失功为多少？
解： 传热的损失功即为卡诺循环所做的最大有用功，W L ＝W id △S syst ＝△S 1＋△S 2＝GC P
⎰
m
T T T
dT 1
＋GC P
⎰m T T T dT 2＝0
GC P ln(T m /T 1) ＋GC P ln(T m /T 2)＝0 ln[T m 2
/ (T 1T 2)] ＝0 T m 2
/ (T 1T 2) ＝1 T m ＝21T T ＝900400⨯＝600K
W L ＝W id ＝Q 1－Q 2＝GC P (T 1－T m ) －GC P (T m －T 2) ＝GC P (T 1＋T 2－2T m )
＝1×20×(400＋900－2×600) ＝2000J 9、试求298K 和0.9 MPa 状态下，压缩氮气的有效能大小。设环境温度T 0＝298K ，压力P 0＝0.1 MPa ，此时氮气可作为理想气体处理。
解：因此过程为等温过程，理想气体的H －H 0＝0，而
S －S 0＝Rln(P 0/P) ＝8.314×ln(0.1/0.9) ＝－18.27 (J ·mol -1·K -1
） 有效能为
B ＝（H －H 0）－T 0（S －S 0）＝0－298×（－18.27）＝5.44 (KJ ·mol -1
)
10、水与高温燃气进行热交换转变成恒温蒸汽，在此过程中，燃气温度由1648K 降到588K ，已知环境温度为300K 。试确定1kg 气体由于热交换过程，其有效能为多少。设气体的比容为
1kJ ·kg -1·K -1
。
解：H －H 0＝ WC P (T －T 0) ＝1×1×（1648-588）＝1060 kJ
S －S 0＝W
dT T
c T
T p ⎰
0＝WC P ln(T/T 0) ＝1×1×ln(1648/588) ＝1.03（kJ ·kg –1·K –1
）
。 B ＝（H －H 0）－T 0（S －S 0）＝1060－298×1.03＝753.06 (kJ) 11、1kg 水在100kPa 的恒压下从293K 加热到沸点，并在此温度下完全蒸发，如果环境温度为293K ，试问加给水的热量中最大有多少可转变成功量。已知：100kPa 下水的沸点为373K ，水蒸汽的H 2
＝2676.1 kJ ·kg -1，S 2＝7.345 kJ ·kg –1·K –1
；在环境温度293K ，压力100kPa 下，水的H 1＝83.96
kJ ·kg -1，S 1＝0.2966 kJ ·kg –1·K –1
。 解：对于恒压过程
Q P ＝△H ＝H 2－H 1＝2676.1－83.96＝2592.1（ KJ ·kg –1）
△S ＝S 2－S 1＝7.345－0.2966＝7.048（KJ ·kg –1·K –1
）
W id ＝T 0△S －△H ＝293×7.048－2592.1＝－527.0（ KJ ·kg –1
）
则，100kPa 下的水蒸汽转化为293K 时的水所能产生的最大功为527.0（ KJ ·kg –1
）。加给水的热量中最大有多少可转变成功量部分所占的百分数为：
W id / Q P ×100%＝527.0/2592.1×100%＝20.3%
12、某工厂有两种余热可利用，其一是高温烟道气（可看作理想气体），流量为500kg ·h -1
，温
度为1073K ，平均C P ＝0.8kJ ·kg -1·K -1；其一是低温排水，流量为1348kg ·h -1
，温度为353K ，
平均C P ＝4.18kJ ·kg -1·K -1
，假设环境温度为298K ，试比较两种余热的量及有效能的多少。 解：高温烟道气从1073K 降至环境温度298K 放出的热量
Q 烟＝W C P （T 烟－T 0）＝500×0.8（1073－298）＝3.1×105 kJ ·h -1
Q 水＝W C P （T 水－T 0）＝1348×4.18（353－298）＝3.1×105 kJ ·h
-1
Q 烟＝Q 水
B 烟＝（H －H 0）－T 0（S －S 0）＝W 烟[
⎰
T
T P dT C 0
－T 0
dT T c T
T p
⎰
0]＝W 烟C P [（T 烟－T 0）－0
0ln T T T 烟] ＝500×0.8（1073－298－298×2981073ln ）＝1.57×105 kJ ·h -1
B 水＝（H －H 0）－T 0（S －S 0）＝W 水[
⎰
T
T P dT C 0
－T 0
dT T c T
T p
⎰
0]＝W 水C P [（T 水－T 0）－0
0ln
T T T 水] ＝1348×4.18（353－298－298×298
353ln
）＝0.255×105 kJ ·h -1
计算结果表明，尽管低温排水的余热等于高温烟道气的余热，但其有效能不到高温烟道气的十分之一。有效能才能正确评价余热资源。
六、证明题：
1、已知气体为理想气体，由热力学基本关系式证明：（
αναA
）T ＝－P 证明：由A ＝A （T ，V ）得A 的全微分式：dA ＝（T ααA ）V dT ＋（αν
αA
）T dV ……①
由热力学基本关系式：dA ＝－SdT －PdV ……②
由①，②式得：（V
ααA
）T ＝－P
2、已知气体为理想气体，由热力学基本关系式证明：（P G
αα）T ＝V
证明：由G ＝G （T ，P ）得G 的全微分式：dG ＝（T G αα）P dT ＋（P
G
αα）T dP ……①
由热力学基本关系式：dG ＝－SdT ＋VdP ……②
由①，②式得：（P
G
αα）T ＝V
3、已知气体为理想气体，由热力学基本关系式证明：（T
G
αα）P ＝－S
证明：由G ＝G （T ，P ）得G 的全微分式：dG ＝（
T G αα）P dT ＋（P
G
αα）T dP ……① 由热力学基本关系式：dG ＝－SdT ＋VdP ……②
由①，②式得：（T
G
αα）P ＝－S
4、已知气体为理想气体，由热力学基本关系式证明：（T
ααA
）＝－S
证明：由A ＝A （T ，V ）得A 的全微分式dA ＝（T
ααA
）V dT ＋（V ααA ）T dV ……①
由热力学基本关系式：dA ＝－SdT －PdV ……②
由①，②式得：（T
ααA
）V ＝－S
5、已知气体为理想气体，由热力学基本关系式证明：（P H αα）S ＝P RT
n
证明：由H ＝H （S ，P ）得H 的全微分式dH ＝（S H αα）P dS ＋（P
H
αα）S dP ……①
由热力学基本关系式：dH ＝TdS ＋VdP ……②
由①，②式得：（P
H
αα）S ＝V ……③
因为：PV ＝nRT ⇒V ＝P RT
n ……④
由③，④式得：（P H αα）S ＝P
RT
n
6、由dH ＝TdS ＋VdP 证明：（P H αα）T ＝V －T （T
V
αα）P
证明：dH ＝TdS ＋VdP
两边在恒温下同除以dP 得：（P H αα）T ＝T （P S
αα）T ＋V ……①
由Maxwell 式（P
S
αα）T ＝－（T V αα）P ……②
由①，②式得：（P H αα）T ＝V －T （T
V
αα）P
7、由dU ＝TdS －PdV 证明：（V U αα）T ＝T （T
P
αα）V －P
证明：dU ＝TdS －PdV
在恒温下两边同除以dV ，得（V U αα）T ＝T （V
S
αα）T －P ……①
由Maxwell 式（V S αα）T ＝（T
P
αα）V ……②
由①，②式得：（
V U αα）T ＝T （T
P
αα）V －P 8、已知气体为理想气体，由热力学基本关系式证明：（S H αα）P ＝R
n PV
证明：由dH ＝TdS ＋VdP ……①
结合H ＝H （S ，P ）得H 的全微分式dH ＝（S H αα）P ＋（P
H αα）S ……② 由①，②式得：（
S
H
αα）P ＝T 因为：PV ＝nRT ⇒T ＝
R
n PV
所以（S H αα）P ＝R
n PV
9、已知气体为理想气体，由dU ＝TdS －PdV ，证明：（
V U αα）S ＝－V
RT
n 证明：U ＝U （S ，V ）得U 的全微分式：dU ＝（S U αα）V dS ＋（V
U
αα）S dU
结合dU ＝TdS －PdV 得（V
U
αα）S ＝－P
因为PV ＝nRT ⇒P ＝－
V
RT
n 所以（V U αα）S ＝－V
RT n
10、已知气体为理想气体，由dU ＝TdS －PdV ，证明：（
S U αα）V ＝R
n PV
证明：由U ＝U （S ，V ）得U 的全微分式：dU ＝（S U αα）V dS ＋（V
U
αα）S dU
结合dU ＝TdS －PdV 得（S
U
αα）V ＝T
因为PV ＝nRT ⇒T ＝
R
n PV
所以（S U αα）V ＝R
n PV
11、由热力学基本关系式证明：（
P
S
αα）T ＝－（T V αα）P
证明：由G ＝G （T ，P ）得G 的全微分式：dG ＝（T G αα）P dT ＋（P
G
αα）T dP ……①
结合dG ＝－SdT ＋VdP 得（T
G
αα）P ＝－S ……②
（
P
G
αα）T ＝V ……③ ②式在恒温下对P 求偏导得⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡)(T G P ααααT ＝－（P S αα）T ……④
③式在恒温下对P 求偏导得⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡)(P G T ααααP ＝（T V αα）P ……⑤ ④⑤两式左边相等，所以（
P
S
αα）T ＝－（T V αα）P
12、由热力学基本关系式证明：（V S αα）T ＝（T
P
αα）V
证明：由A ＝A （T ，V ）得A 的全微分式dA ＝（T ααA ）V dT ＋（αν
αA
）T dV ……①
结合dA ＝－SdT －PdV 得：（T
ααA
）V ＝－S ……②
（V A αα）T ＝－P ……③ 在恒温下②式对V 求偏导得：⎥⎦
⎤
⎢
⎣⎡)(T A V ααααT ＝－（V S αα）T ……④ 在恒容条件下③式对T 求偏导得：⎥⎦
⎤
⎢
⎣⎡)(V A T ααααV ＝－（T P αα）V ……⑤
④，⑤两式左边相等，所以（
V S αα）T ＝－（T
P
αα）V 13、由热力学基本关系式证明：（V T αα）S ＝－（S
P
αα）V
证明：由U ＝U （S ，V ）得U 的全微分式：dU ＝（S U αα）V dS ＋（V
U
αα）S dU ……①
结合dU ＝TdS －PdV 得（S
U
αα）V ＝T ……②
（V
U αα）S ＝－P ……③ 在等熵下②式对V 求偏导得：⎥⎦⎤
⎢
⎣⎡)(S U V ααααS ＝（V T αα）S ……④ 在等容下③式对S 求偏导得：⎥⎦
⎤⎢
⎣⎡)(V U S ααααV ＝－（S P αα）V ……⑤
因为④，⑤两式左边相等，所以（
V T αα）S ＝－（S P
αα）V 14、由热力学基本关系式证明：（P
T
αα）S ＝（S V αα）P
证明：由H ＝H （S ，P ）得H 的全微分式dH ＝（S H αα）P dS ＋（P H
αα）S dP ……①
①式结合dH ＝TdS ＋VdP 得：（S
H
αα）P ＝T ……②
（P
H αα）S ＝V ……③ 在等熵下②式对P 求偏导得：⎥⎦
⎤
⎢
⎣⎡)(S H P ααααS ＝（P T αα）S ……④
在等压条件下③式两边对S 求偏导，得⎥⎦
⎤⎢
⎣⎡)(P H S ααααP ＝（S V αα）P ……⑤ ④，⑤两式左边相等，所以（
P
T
αα）S ＝（S V αα）P
15、利用热力学基本关系式证明：（T
ααA
）V ＝（T G αα）P
证明：由G ＝G （T ，P ）得G 的全微分式：dG ＝（T G αα）P dT ＋（P
G
αα）T dP
结合dG ＝－SdT ＋VdP 得：（T
G
αα）P ＝－S
由A ＝A （T ，V ）得A 的全微分式dA ＝（T
ααA
）V dT ＋（V ααA ）T dV
由热力学基本关系式：dA ＝－SdT －PdV 得：（T
ααA
）＝－S
所以（T
ααA
）V ＝（T G αα）P
16、利用热力学基本关系式证明：（P H αα）S ＝（P
G
αα）T
证明：由H ＝H （S ，P ）得H 的全微分式dH ＝（S H αα）P dS ＋（P
H
αα）S dP
结合dH ＝TdS ＋VdP 得：（P
H
αα）S ＝V
同理由G ＝G （T ，P ）得G 的全微分式：dG ＝（T G αα）P dT ＋（P
G
αα）T dP
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 s T 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()1 s r Tr P ω==-- 1.0 lg()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 z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z 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. *2R M M M =- C. * R M M M =- D. *R M 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。（D ）强度性质无偏摩尔量 。 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=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX2 = 0 b. X1dln γ1/dX 2+ X2 dln γ2/dX1 = 0 c. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX1 = 0 d. X1dln γ1/dX 1– X2 dln γ2/dX1 = 0 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 15．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）的偏摩尔量。 16 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 17．下列各式中，化学位的定义式是 ( ) 18．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是 。 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
化工热力学练习题
化工热力学练习题 一、单项选择题 1. 对封闭体系而言，当过程的始态和终态确定后，下列哪项的值不能确定 A. Q B. Q + W ，U C. W （Q=0），U D. Q （W=0），U 2．对于内能是体系的状态的单值函数概念的错误理解是 A ．体系处于一定的状态，具有一定的内能 B ．对应于某一状态，内能只能有一数值,不能有两个以上的数值 C ．状态发生变化，内能也一定跟着变化 D ．对应于一个内能值，可以有多个状态 3. 封闭体系中的1mol 理想气体由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，过程的 W =2 1 ln P P RT -，此过程为 A . 等容过程 B . 等温过程 C .绝热过程 4 下列各式中哪一个不受理想气体条件的限制 A. △H = △U+P △V B. CPm - CVm=R C. = 常数 D. W = nRTln （V 2╱V 1） 5 真实气体在 的条件下，其行为与理想气体相近 A . 高温高压 B . 低温低压 C . 低温高压 D . 高温低压 6 T 温度下的过冷纯液体的压力P A. >()T P s B. < ()T P s C .=()T P s 7. 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 8. 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 9. 当0→P 时，纯气体的()[]P T V P RT ,-的值为 A .0 B .很高的T 时为0 C. 与第三virial 系数有关 D. 在Boyle 温度时为零 10. 对于一均相体系，V P T S T T S T ??? ??-??? ??????等于 A. 零 B. C P /C V C. R D.P V T V T P T ??? ????? ?????? 11. 吉氏函数变化与P-V-T 关系为()P RT G P T G x ig ln ,=-，则x G 的状态应该为
化工热力学习题
（1）理想气体方程； （2）Redlich-Kwong 方程； （3）普遍化关系式。 2-2 欲将25kg ，289K 的乙烯装入的刚性容器中，试问需加多大压力？ 2-3 分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化方法，计算510K ，下正丁烷的摩尔体积。已知实验值 为·mol 1 . 2-4 试用下列方法求算473K ，1MPa 时甲醇蒸气的Z 值和V 值： （1）三项截尾维里方程式（2-6），式中第二、第三维里系数的实验值为： B = 219cm 3·mol 1 C = 17300 cm 6·mol 2 （2） Redlich-Kwong 方程； （3）普遍化维里系数法。 2-5 某气体的p v T 行为可用下述在状态方程式来描述： p RT b RT pV ?? ? ? ?- +=θ 式中b 为常数，θ只是T 的函数。 试证明此气体的等温压缩系数T p V V k ???? ????- =1的关系式为 ? ???? ???? ??-+= p RT b RT p RT k θ 2-6 试计算含有30%（摩尔）氮气（1）和70%（摩尔）正丁烷（2）的气体混合物7g ，在188℃和条 件下的体积。已知：B 11=14 cm 3·mol 1, B 22= 265 cm 3·mol 1, B 12= cm 3·mol 1 。 2-7分别使用下述方法计算171℃，下二氧化碳和丙烷的等分子混合物的摩尔体积。已知实验值 为·kmol 1 （1）普遍化压缩因子关系式； （2）Redlich-Kwong 方程。 2-8 有一气体的状态方程式V a b V RT p --= ，a 及b 是不为零的常数，则此气体是否有临界点呢？如果有，用a 、b 表示。如果没有，解释为什么没有。 2-9 在体积为的容器中，装有组成为%（摩尔比）H 2和%CH 4混合气1mol 。若气体温度为273K,试求混合气体的压力。 2-10 液氨在153℃和条件下的密度为600kg ·m 3 ,试用Lyderson 的普遍化方法计算在168℃和下的密度。 2-11 试编制下列电子计算机程序： （1）用R —K 方程求纯物质的饱和蒸气和饱和液体的摩尔体积； （2）采用Prausnitz 提出的混合规则和R —K 方程求混合气体的摩尔体积。 3-1 试推导方程p T p T V U V T -??? ????=??? ????式中T 、V 为独立变量。 3-2 一理想气体借活塞之助装于钢瓶中，压力为，温度为366K ，反抗一恒定的外压力而等温膨胀，直到两倍于其初始容积为止，试计算此过程之ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔA 、ΔG 、?TdS 、? pdV 、Q 和 W 。
(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 s B. <()T P s C. =()T P s 3. 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 s 4. 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 x Z Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ C. 1y x Z Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ D. 1y Z x Z 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 。 （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=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。
化工热力学习题
例1 PVT行为与液化气成分选择，液化气是理想的气体燃料。对家庭用的液化气的 要求是加压后变成液体储存于高压钢瓶里，打开减压阀后即汽化，以便燃烧。 （1）请根据液化气储存和使用的要求来选择液化成分。 （2）请解释以下现象：到冬天，有时钢瓶内还有较多液体却不能被点燃。 （3）乙烯、丙烯、丁烯能否作为液化气的成分。 解：（1）由于液化气成分一般从烷烃类选择，列出常见烷烃的Tc、Pc、正常沸点Tb如下表：物质Tc，。C Pc，atm Tb，。C 燃烧值，kJ/g 甲烷-82.55 45.36 -161.45 55.6 乙烷32.18 48.08 -88.65 52.0 丙烷96.59 41.98 -42.15 50.5 正丁烷151.9 37.43 -0.5 49.6 正戊烷196.46 33.32 36.05 49.1 正己烷234.4 29.80 68.75 48.4 根据液化气候选成分Tc、pc的范围画p-T图，如下： 图烷烃p-T图 设厨房室温为10~40。C，压力为1atm。从图中可以看出，甲烷在室温下始终是气体，若不把甲烷的温度降至Tc（-82.55。C）以下，则无论是多高压力都不能使其液化，所以甲烷不适合做液化气成分；乙烷的Tc为32.18。C，到了夏天一旦超过此温度，则压力升高会引起爆炸，因此乙烷也不适合做液化气成分；正己烷在室温下就是液体，不需要压缩，但它的正常沸点Tb为68.75。C，无论春夏秋冬，打开阀门它都不会气化，所以也不适合做液化气成分；正戊烷室温下能液化，但在大多数季节不能气化，也不适合做液化气成分。其他多碳烷烃类似。综上，只有丙烷和正丁烷可做液化气成分。 （2）液化气中含有戊烷等高级烷烃，冬天温度较低，高级烷烃不能气化，从而使钢瓶内还有较多液体却不能被点燃。 （3）丙烯、丁烯可以作为液化气，它们常温下都为气体，加压下可液化。
化工热力学习题
化工热力学习题 XX学院
一、填空题: 1、化工热力学内容的三要素为“原理-模型-应用”，其中，原理是（基础），应用是（目的），模型是（应用）中不可缺少的工具。 2、状态函数的特点是（与系统的变化途径无关）。 3、封闭系统中，温度为T 的1mol 理想气体从体积V 1恒温可逆膨胀至V 2，则W ＝（W ＝RTln 12V V ），Q ＝（Q ＝W ＝RTln 1 2V V ），△U ＝（△U ＝0），△H ＝（△H ＝0）。 4、纯物质的汽化曲线就是蒸汽压曲线，汽化曲线终止于（临界点）。 5、过冷液体的压力（低于）同温度下的饱和蒸汽压（高于/低于），过热蒸汽的压力（高于）同温度下的饱和蒸汽压（高于/低于）。 6、微观上，virial 系数反映了分子间的相互作用，如第二virial 系数（B 或B ´）反映了（两个分子）分子间的相互作用，第三virial 系数（C 或C ´）反映了（三个分子）分子间的相互作用。 7、 Lydersen 的三参数对应态原理的三个参数分别为（T ）、（P ）、（Z ）。 8、简单流体的偏心因子应（等于）零，而其它流体的偏心因子则（大于）零。 9、Pitzer 的三参数对应态原理的三个参数分别为（T ）、（P ）、（ω）。 10、偏心因子表达了一般流体的与简单流体分子间（相互作用）的差异。简单流体的偏心因子应（等于）0，而其他流体的偏心因子则（大于）0。 11、 以vdW 方程为代表的两参数立方型状态方程的常数a 和b 具有一定的物理意义。a 是分子间（相互作用力）的度量，b 与（分子）的大小有关。 12、表达汽液平衡的蒸汽压曲线起始于（三相点），而终止于（临界点）。 13、当压力等于该温度下的饱和蒸汽压力时，立方型状态方程有三个体积根，则最大根代表（饱和蒸汽）体积，最小根代表（饱和液相）体积，中间根（没有物理意义）。 14、热力学基本关系式dH ＝TdS ＋Vdp 适用于只有（体积）功存在的（均相封闭）系统。 15、某一理想气体从V 1绝热可逆膨胀至V 2，则系统的△S （等于）零（等于/不等于）。 16、偏离函数是指研究态相对于某一参考态的热力学函数的差值，并规定参考态是与（研究态）同温，且压力为（P ）的理想气体状态。 17、 偏离函数M －ig M 0中的M 和ig M 0（可以）是不同的相态（可以/不可以）。 18、偏离函数中，尽管P 0的取值没有限制，但习惯上以两种方式居多，一种是取P 0等于（1），另一种是取（研究态）的压力。 19、偏离函数的数值与（参考压力P ）的选取有关。 20、纯物质汽、液两相达平衡时，饱和汽相的吉氏函数与饱和液相的吉氏函数（相等）（相等/不等）。 21、混合物的偏离函数的参考态必须是与研究态M 同（温度），同（组成）的理想气体混合物。 22、偏摩尔性质是指，在保持（T ）、（P ）和（｛n ｝≠i ）不变的条件下，在系统在加入极少量的i 组分dn i ，引起系统的某一（容量）（容量/强度）性质的变化。
化工热力学习题
2-1 使用下述三种方法计算1kmol 的甲烷贮存在容积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中所产生的压力是多少？ （1）理想气体方程； （2）Redlich-Kwong 方程； （3）普遍化关系式。 2-2 欲将25kg ，289K 的乙烯装入0.1m 3的刚性容器中，试问需加多大压力？ 2-3 分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化方法，计算510K ，2.5MPa 下正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3·mol -1. 2-4 试用下列方法求算473K ，1MPa 时甲醇蒸气的Z 值和V 值： （1）三项截尾维里方程式（2-6），式中第二、第三维里系数的实验值为： B = -219cm 3·mol -1 C = -17300 cm 6·mol -2 （2） Redlich-Kwong 方程； （3）普遍化维里系数法。 2-5 某气体的p v T 行为可用下述在状态方程式来描述： p RT b RT pV ⎪⎭ ⎫ ⎝ ⎛- +=θ 式中b 为常数，θ只是T 的函数。 试证明此气体的等温压缩系数T p V V k ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂- =1的关系式为 ⎥ ⎦⎤⎢⎣ ⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+= p RT b RT p RT k θ 2-6 试计算含有30%（摩尔）氮气（1）和70%（摩尔）正丁烷（2）的气体混合物7g ，在188℃和 6.888MPa 条件下的体积。已知：B 11=14 cm 3·mol -1, B 22= -265 cm 3·mol -1, B 12= -9.5 cm 3·mol -1。 2-7分别使用下述方法计算171℃，13.78MPa 下二氧化碳和丙烷的等分子混合物的摩尔体积。已知实验值为0.199m 3·kmol -1 （1）普遍化压缩因子关系式； （2）Redlich-Kwong 方程。 2-8 有一气体的状态方程式V a b V RT p --= ，a 及b 是不为零的常数，则此气体是否有临界点呢？如果有，用a 、b 表示。如果没有，解释为什么没有。 2-9 在体积为58.75ml 的容器中，装有组成为66.9%（摩尔比）H 2和33.1%CH 4混合气1mol 。若气体温度为273K,试求混合气体的压力。 2-10 液氨在-153℃和2.537MPa 条件下的密度为600kg ·m -3,试用Lyderson 的普遍化方法计算在-168℃和1.084MPa 下的密度。 2-11 试编制下列电子计算机程序： （1）用R —K 方程求纯物质的饱和蒸气和饱和液体的摩尔体积； （2）采用Prausnitz 提出的混合规则和R —K 方程求混合气体的摩尔体积。 3-1 试推导方程p T p T V U V T -⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂式中T 、V 为独立变量。 3-2 一理想气体借活塞之助装于钢瓶中，压力为34.45MPa ，温度为366K ，反抗一恒定的外压力
化工热力学复习题附答案
化工热力学复习题 一、选择题 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 C A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B A 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 3. 设Z 为x,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有 B A. 1x y z Z Z x x y y ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ B. 1y x Z Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ C. 1y x Z Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ D. 1y Z x Z y y x x Z ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 4. 关于偏离函数M R ,理想性质M,下列公式正确的是 C A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 B 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 ; 6. 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” ; 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=nRT ; E 逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度; 7. 二元溶液,T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 C . a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是 A 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 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 E A 活度是相对逸度,校正浓度,有效浓度； B 理想溶液活度等于其浓度; C 活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差; D 任何纯物质的活度均为1; Er i 是G E /RT 的偏摩尔量; 10．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B A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11．下列各式中,化学位的定义式是 A 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是 A ; A. dG ___i =RTdlnf ^i , 0lim →p f ^i /Y i P=1 B. dG ___i =RTdlnf ^i , 0 lim →p f ^ i /P=1 C. dG i =RTdlnf ^i , 0lim →p f i =1 ； D. dG ___i =RTdlnf ^i , 0lim →p f ^ i =1 13． 关于偏摩尔性质,下面说法中不正确的是 B A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B ．偏摩尔焓等于化学位 C ．偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位 14．下列关于ΔG 关系式正确的是 B P 140 A. ΔG = RT ∑X i ln X i B. ΔG = RT ∑X i ln ^ a i C. ΔG = RT ∑X i ln γi D. ΔG = R ∑X i ln X i
化工热力学掌握的习题
1、（作业）温度为232℃的饱和蒸汽和水的混合物处于平衡，如果混合物的比容是0.04166m 3 .kg -1 ,用蒸汽表中的数据计算：⑴混合相中蒸汽的含量；⑵混合相的焓；⑶混合相的熵。 已知232℃饱和水和蒸汽见下表 2、（P.67）某二组元液体混合物在298K 和1.0133×105 Pa 下的焓可用下式表示： )510(150100212121x x x x x x H +++= 式中H 单位为J/mol 。试确定在该温度、压力状态下 （1）用1x 表示的1H 和2H ； （2）纯组分焓1H 和2H 的数值； （3）无限稀释下液体的偏摩尔焓∞ 1H 和∞ 2H 的数值。 3、（P.81）例4-6 4、（P.155）试计算非流动过程中1kmolN 2从813K 、4.052MPa 变至373K 、1.013MPa 时可能做的理想功。若N 2是稳定流动过程，理想功又为多少？设大气的T 0=293K 、p 0=0.1013MPa, N 2的等压热容C p =27.89+4.271×10-3 T kJ.kmol -1 .K -1 。 5、（P.190）例7-7（P.188- P.189） 6、（作业）设有一含20%（摩尔分数）A ，35%B 和45%C 的三元气体混合物。已知在体系压力6079.5kPa 及348.2K 下混合物中组分A ，B 和C 的逸度系数分别为0.7，0.6和0.9，试计算该混合物的逸度。 7、（作业）已知40℃和7.09MPa 下，二元混合物的1235.096.1ln x f -=(f ：MPa)，求（a ）2 .01=x 时的21 ˆ,ˆf f ；（b ）21,f f
化工热力学练习题
2－1使用下述三种方法计算1kmol 的甲烷储存在容积为0.1246m3、温度为50℃的容器中所产生的压力是多少？ （1） 理想气体状态方程； （2） Redlich －Kwong 方程； （3） 普遍化关系式。 2－2 欲将25Kg 、298K 的乙烯装入0.1m 3的刚性容器中，试问需多大压力： 2－3 分别用理想气体方程和Pitzer 普遍化方法，计算510K 、2。5MPa 下，正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3•mol -1。 2－4 将一刚性容器抽空，在液氮的常沸点下装到容积的一半，然后关闭这个容器，加热到21℃，试计算所产生的压力。液氮的摩尔体积在常沸点时为0.0347m 3 ·kmol -1 。 2－5有一气体状态方程式V a b V RT p --= ，a 和b 是不为零的常数，则此气体是否有临界点？ 如果有请用a 、b 表示，如果没有请解释为什么没有。 3-1 对于服从V an Der Waals 状态方程的气体，式求出（C p -C V ）的表达式，并证明这种气体的C V 仅是温度的函数。 3-2试用普遍化方法计算丙烷气体从378K 、0.507MPa 的初态变到463K 、2.535MPa 的终态时过程的ΔH 和ΔS 。已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为 T C id p 1775.099.22+= 式中T 用K 表示，id p C 用1 1 --⋅⋅K mol J 表示。 4-1 试证明 RT G E i 和i γln 即是 RT G E i 的偏摩尔量，又是φln ∆的偏摩尔量和f ln ∆的偏摩尔 4-2在一定温度和压力下，测得某二元体系的活度系数方程为： )25.0(ln 12 21x x +=γ )25.1(ln 12 12x x -=γ 试问上述方程式是否满足Gibbs －Duhem 方程？ 4-3在固定的T 、p 下，某二元液体混合物的摩尔体积为： 212121)96(5090x x x x x x V +++= 式中V 的单位为cm 3·mol -1 。试确定在该温度、压力状态下 （1） 用x 1表示的1V 和2V ；
化工热力学练习题.docx
一、单项选择题 1. 对封闭体系而言，当过程的始态和终态确定后，下列哪项的值不能确定 A. Q B. Q + W, U C. W （Q=0） , U D. Q （W=0） , U 2. 对于内能是体系的状态的单值函数概念的错误理解是 A. 体系处于一定的状态，具有一定的内能 B. 对应于某一状态，内能只能有一数值，不能有两个以上的数值 C. 状态发生变化，内能也一定跟着变化 D. 对应于一个内能值，可以有多个状态 3. 封闭体系中的lmol 理想气体由石、尺和旳可逆地变化至“，过程的W=-RTln-^,此过程为 一 P 2 A. 等容过程 B.等温过程 C .绝热过程 4下列各式中哪一个不受理想气体条件的限制 A. AH = AU+PAV B. CPm ・ CVm=R C. 常数 D. W = nRTln （V2/V 】） 5真实气体在的条件下，其行为与理想气体相近 A.高温高压 B.低温低压 C.低温高压 D.高温低压 6T 温度下的过冷纯液体的压力P A.」® B.< P® C./了） 7. 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 8. 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 9. 当P T O 时，纯气体的［RT/P-V （T,P ）］的值为 A.O B.很高的T 时为0 C.与第三virial 系数有关 10. 对于一均相体系，気 -彳羽 等于 A.零 B. Cp/Cy C ・ R 11.吉氏函数变化与关系为G is （T.P ）-G x = RT\nP ,则G"的状态应该为 化工热力学练习题 D ・只需要理想气体方程 D.在Boyle 温度时为零 D.7
化工热力学复习题及答案概要
第4章非均相封闭体系热力学 一、是否题 1.偏摩尔体积的定义可表示为。(错。因对于一个均相敞开系统，n是一个变数，即) 2.在一定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。〔对。即〕 3.理想气体混合物就是一种理想溶液。〔对〕 4.对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。〔错。V，H，U，C P，C V的混合过程性 质变化等于零，对S，G，A那么不等于零〕 5.对于理想溶液所有的超额性质均为零。〔对。因〕 6.理想溶液中所有组分的活度系数为零。〔错。理想溶液的活度系数为1〕 7.体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。〔错。同于4〕 8.对于理想溶液的某一容量性质M，那么。〔错，同于4〕 9.理想气体有f=P，而理想溶液有。〔对。因〕 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，总体积为原来两气体体积 之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。〔错。总熵不等于原来两气体的熵之和〕 11.温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，。 12.因为G E(或活度系数)T，P，T 13.纯流体的汽液平衡准那么为f v=f l。〔对〕 14.混合物体系到达汽液平衡时，总是有。〔错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等〕 15.均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有。〔错。应该用偏摩尔性质来表示〕 16.对于二元混合物体系，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。〔对。〕 17.理想溶液一定符合Lewis-Randall规那么和Henry规那么。〔对。〕 18.符合Lewis-Randall规那么或Henry规那么的溶液一定是理想溶液。〔错，如非理想稀溶液。〕 第六章化工过程能量分析 1.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，那么此过程气 体焓值( ). A. 增加B．减少 C．不变 D. 不能确定 2.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 3.不可逆过程中孤立体系的〔〕 A.总熵总是增加的，有效能也是增加的。 B.总熵总是减少的，有效能也是减少的。
化工热力学习题
—. 单项选择題 ID 2C 3A 4C 5D 6D 7B SB 9C IOC 11A 12B 13B 14D 15D 二. 堆托題 1 •二相 2 •环境3. T 4. a/® 或 / / / | ld 5.A11 + Au~/2 + gAz = q + w s • Ah = q • All = w g 6. 三. 名词牌释题 丄•偏心因r co=-io g 10( p s r)Tr = 0 7-i.oo ,衣小菜•分r偏离球形分r•的程度.分/越复杂.极性越強.其位越人。偏心因子作为第三参数可用于计舜z、H、s和©等。 2 •由热力第二定律・对P+OC个纽分休系.相平衡条件是. >4°=片卩=丐丫= ................... = fP (i = U 2. 3 ...................................... C) 用逸度可表示为.f j a= f = f i Y = ...................................................... = f j P(i=l・2. 3・ ........................................ C> 3•超额性质的定义是M E =M-M ld, 表示柏冋温度.用力和如成下.真实洛液与理忠溶液性质的偏差。AME与M E总义相同。其中卩足一种車要的超额性质.它与活度系数相关。 4 •刊余性两的迄义足M R = M -M ld. 衣示相同温度、IR力下.真实气体耳理想气体的偏蛙.运用M R町计第JX实气体的MfHAM・ 5・理想溶液有二种模住(标准态〉:/\id=X,£ (LR)和f t ld= X t k{ (HL) 冇三个持点：同分"间作用力与不冋分rr«jfr用力相笠.混介过程的姑变化，内能变化和体枳变化为零.炳变人于零.自山恰变化小于辛. 四. 计算題 100人3；置咕臨L勘心鈕弘孟抄跻冷水33 +叱F汽解得：m^= 91.73 kg (2〉AS体系=二臟削痉二％鸟空％匾劈虧扇F异翱曰跖；診/滋 根期稔定流动体系第-定理：席I体芒5；木垂+朋审 * 0 W “ =AH- T n AS446 kJ=-37446 kJ
化工热力学习题集
一、 填空题 1．在PT 图上纯物质三种聚集态互相共存处称 。 2．当T, P 一定时，非理想溶液混合性质变化 △G= 。 3．纯物质逸度的定义式为 、 ，均相混合物中组分逸度的定义式为 、 ，逸度的物理意义是 。 4．体系由一状态到另一状态变化过程中以________方式进行时的功效应，称为此过程的理想功。 5．假设1T 、2T 分别为高温热源和低温冷源的温度，那么工作于高温热源和低温冷源之间的 可逆机的效率为 ，逆向卡诺循环的制冷系数为 。 6．在表格空格处填入合理的性质和关系。 7．某气体温度为 T ，其临界温度 为T C ，给气体 加的压力P 足 够大，则气体 能被液化的温度条件是 。 8．三参数对比状态原理中，三参数是指 。 9．体积膨胀系数的定义式为：P T V V 1⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=β那么，理想气体的体积膨胀系数为 。 10．剩余性质是指在相同的温度和压力下 热力学性质之差。 超额性质是指 热力学性质之差。 11．假设1T 、2T 分别为高温热源和低温冷源的温度，那么工作于高温热源和低温冷源之间 的可逆机的效率为 ，逆向卡诺循环的制冷系数为 。 12．单位质量稳流体系能量平衡方程为 ，对流体通过换热器的过 程，能量平衡方程可简化为 ，对流体通过泵、压缩机等设备的过程，能量平衡方程可简化为 。
反应数为 ，自由度数为 。 14．溶液中组分i 的活度系数的定义是 i = = = 。 15．逸度和活度的标准态有两类，1）以 定则为标准态，2）以 定 则为标准态。如计算雪碧中CO 2这种溶解度很小的溶质逸度时应采用 定则为标准态；如计算溴水中水的逸度时应采用 定则为标准态。 16．剩余性质的定义是M R =_____________。 17．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_________溶液，它们的ΔH=_____________，ΔV=___________。 18．能量平衡时以热力学 为基础，有效能平衡时以热力学 为基础。 能量平衡是反映系统中能量的 利用情况，有效能平衡是反映系统中能量 的利用情况。 19．稳定流动体系物流的火用E X 的基本计算式为：___________；一定状态下体系的火用指 体系由该状态达到与 时，此过程理想功。 20．单位质量稳定流动体系能量平衡方程_______________________________, 对流体通过 换热器的过程，能量平衡方程可简化为 ______________________。 21．写出理想溶液混合时的混合自由焓、混合体积、混合焓及混合熵的表达式 ， ， ， 。 22．正规溶液之所以非理性的原因是 ；无热溶液之所以非理想性的原因是 。 23．写出两种可以作为过程可逆与否标志的热力学性质 ， 。 24．写出三种火用值就是其本身的能量 ， ， 。 25．二元体系单相稳定性的判据为 ， 。 26．对于理想气体反应体系，用摩份数表示的平衡常数y K 与用压力表示的平衡常数p K 之间的关系可表示成 。
化工热力学习题
一、大体概念题 1．理想气体的紧缩因子1Z =，但由于分子间彼此作使劲的存在，实际气体的紧缩因子 。 (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) (B) MPa ； (C) MPa (D) MPa 3．关于成立状态方程的作用，以下表达不正确的选项是 。 (A) 能够解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。 (B) 能够解决实验的p -V -T 数据精准度不高的问题。 (C) 能够从容易取得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ，G )。 (D) 能够解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分，无法取得数据点之外的p -V -T 的问题。 4．关于流体混合物，下面式子错误的选项是 。 (A) 0lim i i i x 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 的概念是表示什么不同的 。 (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，以下说法中不正确的选项是( )。 (A) 判定新工艺的可行性 (B) 反应速率预测 (C) 化工进程能量分析 (D) 相平稳研究 8．对单位质量，定组成的均相流体系统，在非流动条件下有 。 (A) d = d + d H T S V p (B) d = d + d H S T V p (C) d =d + d H S T V p - (D) d = d d H T S V p -- 9．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 。 (A) T S R V V b ∂⎛⎫= ⎪∂-⎝⎭ (B) T S R V V b ∂⎛⎫=- ⎪∂-⎝⎭ (C) T S R V V b ∂⎛⎫= ⎪∂+⎝⎭ (D) T S p V b V ∂⎛⎫= ⎪∂-⎝⎭ 10．汽液平稳关系s i i i i py p x γ=的适用的条件______ _。