化工热力学答案第二版完整版Word文档格式.doc
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3.封闭体系中的1mol理想气体（已知），按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P2，则
A等容过程的W=0，Q=，U=，H=。
B等温过程的W=，Q=，U=0，H=0。
C绝热过程的W=，Q=0，U=，H=。
4.1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。
5.普适气体常数R=8.314MPacm3mol-1K-1=83.14barcm3mol-1K-1=8.314Jmol-1K-1=1.980calmol-1K-1。
四、计算题
1.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：
2.对于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，其中，试问，对于的理想气体，上述关系式又是如何?
以上a、b、c为常数。
理想气体的绝热可逆过程，
3.一个0.057m3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）。
（a）等温过程
mol
（b）绝热可逆过程，终态的温度要发生变化
K
mol
第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程
1.纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。
可以通过超临界流体区。
2.当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。
若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。
3.由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<
1。
如温度大于Boyle温度时，Z＞1。
4.纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。
纯物质的三相平衡时，体系自由度是零，体系的状态已经确定。
5.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。
这是纯物质的汽液平衡准则。
6.纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。
只有吉氏函数的变化是零。
7.气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。
二、选择题
1.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（C。
参考P－V图上的亚临界等温线。
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。
A.>
B.<
C.=
3.T温度下的过热纯蒸汽的压力P（B。
4.纯物质的第二virial系数B（A。
virial系数表示了分子间的相互作用，仅是温度的函数。
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。
要表示出等温线在临界点的拐点特征，要求关于V的立方型方程）
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.当时，纯气体的的值为（D。
因）
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
三、填空题
1.表达纯物质的汽平衡的准则有（吉氏函数）、（Claperyon方程）、（Maxwell等面积规则）。
它们能（能/不能）推广到其它类型的相平衡。
2.Lydersen、Pitzer、Lee-Kesler和Teja的三参数对应态原理的三个参数分别为、、和。
3.对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不同）；
一定温度下的泡点与露点，在P－T图上是重叠的（重叠／分开），而在P-V图上是分开的（重叠／分开），泡点的轨迹称为饱和液相线，露点的轨迹称为饱和汽相线，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。
纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。
4.对于三混合物，展开PR方程常数a的表达式，=
，其中，下标相同的相互作用参数有，其值应为1；
下标不同的相互作用参数有，通常它们值是如何得到？
从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理。
。
5.正丁烷的偏心因子=0.193，临界压力Pc=3.797MPa则在Tr=0.7时的蒸汽压为MPa。
1.在常压和0℃下，冰的熔化热是334.4Jg-1，水和冰的质量体积分别是1.000和1.091cm3g-1，且0℃时水的饱和蒸汽压和汽化潜热分别为610.62Pa和2508Jg-1，请由此估计水的三相点数据。
在温度范围不大的区域内，汽化曲线和熔化曲线均可以作为直线处理。
对于熔化曲线，已知曲线上的一点是273.15K，101325Pa；
并能计算其斜率是
PaK-1
熔化曲线方程是
对于汽化曲线，也已知曲线上的一点是273.15K，610.62Pa；
也能计算其斜率是
PaK-1
汽化曲线方程是
解两直线的交点，得三相点的数据是：
Pa，K
2.试由饱和蒸汽压方程（见附录A-2），在合适的假设下估算水在25℃时的汽化焓。
由Antoine方程
查附录C-2得水和Antoine常数是
故
Jmol-1
3.一个0.5m3的压力容器，其极限压力为2.75MPa，出于安全的考虑，要求操作压力不得超过极限压力的一半。
试问容器在130℃条件下最多能装入多少丙烷？
（答案：
约10kg）
查出Tc=369.85K,Pc=4.249MPa,ω=0.152
P=2.75/2=1.375MPa,T=130℃
由《化工热力学多媒体教学》软件，选择“计算模块”→“均相性质”→“PR状态方程”，计算出给定状态下的摩尔体积，
Vv＝2198.15cm3mol-1
m=500000/2198.15*44=10008.4（g）
4.用Antoine方程计算正丁烷在50℃时蒸汽压；
用PR方计算正丁烷在50℃时饱和汽、液相摩尔体积（用软件计算）；
再用修正的Rackett方程计算正丁烷在50℃时饱和液相摩尔体积。
（液相摩尔体积的实验值是106.94cm3mol-1）。
查附录得Antoine常数：
A=6.8146,B=2151.63,C=-36.24
临界参数Tc=425.4K,Pc=3.797MPa,ω=0.193
修正的Rackett方程常数：
α=0.2726,β=0.0003
由软件计算知，
利用Rackett方程
5.试Page:
5
计算一个125cm3的刚性容器，在50℃和18.745MPa的条件下能贮存甲烷多少克（实验值是17克）？
分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和PR方程的结果（PR方程可以用软件计算）。
查出Tc=190.58K,Pc=4.604MPa,ω=0.011
利用理想气体状态方程
PR方程利用软件计算得Page:
童P－65
6.试Page:
用PR方程计算合成气（mol）在40.5MPa和573.15K摩尔体积（实验值为135.8cm3mol-1，用软件计算）。
查出
Tc=33.19,Pc=1.297MPa,ω=-0.22
Tc=126.15K,Pc=3.394MPa,ω=0.045
五、图示题
1.试定性画出纯物质的P-V相图，并在图上指出（a）超临界流体，（b）气相，（c）蒸汽，（d）固相，（e）汽液共存，（f）固液共存，（g）汽固共存等区域；
和（h）汽-液-固三相共存线，（i）T>
Tc、T<
Tc、T=Tc的等温线。
2.试定性讨论纯液体在等压平衡汽化过程中，M（=V、S、G）随T的变化（可定性作出M-T图上的等压线来说明）。
六、证明题
1.由式2-29知，流体的Boyle曲线是关于的点的轨迹。
证明vdW流体的Boyle曲线是
证明：
由vdW方程得
整理得Boyle曲线
第3章均相封闭体系热力学原理及其应用
1.热力学基本关系式dH=TdS+VdP只适用于可逆过程。
不需要可逆条件，适用于只有体积功存在的封闭体系）
2.当压力趋于零时，（是摩尔性质）。
当M＝V时，不恒等于零，只有在T＝TB时，才等于零）
3.纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，。
应该是
等）
4.当时，。
当时，）
5.因为，当时，，所以，。
从积分式看，当时，为任何值，都有；
实际上，
6.吉氏函数与逸度系数的关系是。
（错）
7.由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。
因为：
1.对于一均匀的物质，其H和U的关系为（B。
因H＝U＋PV）
A.HU
B.H>
U
C.H=U
D.不能确定
2.一气体符合P=RT/（V-b）的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2，则体系的S为（C。
A.
B.0
C.
D.
3.等于（D。
因为）
B.
4.吉氏函数变化与P-V-T关系为，则的状态应该为（C。
A.T和P下纯理想气体
B.T和零压的纯理想气体
C.T和单位压力的纯理想气体
三、填空题
1.状态方程的偏离焓和偏离熵分别是和；
若要计算和还需要什么性质？
；
其计算式分别是和。
2.对于混合物体系，偏离函数中参考态是与研究态同温．同组成的理想气体混合物。
1.试计算液态水从2.5MPa和20℃变化到30MPa和300℃的焓变化和熵变化，既可查水的性质表，也可以用状态方程计算。
用PR方程计算。
查附录A-1得水的临界参数Tc=647.30K；
Pc=22.064MPa；
ω=0.344
另外，还需要理想气体等压热容的数据，查附录A-4得到，得到水的理想气体等压热容是
为了确定初、终态的相态，由于初．终态的温度均低于Tc，故应查出初、终态温度所对应的饱和蒸汽压（附录C-1），P1s=0.02339MPa；
P2s=8.581MPa。
体系的状态变化如下图所示。
计算式如下
由热力学性质计算软件得到，
初态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和；
终态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和；
另外，，得到和
所以，
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