化工热力学课后部分习题答案.docx

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1、23偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以干脆测量吗？答：纯物质的偏心因子是依据物质的蒸气压来定义的。试验觉察，纯态流体比照饱和蒸气压的对数与比照温度的倒数呈近似直线关系，即符合： 其中，对于不同的流体，具有不同的值。但Pitzer觉察，简洁流体（氩、氪、氙）的全部蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过=0.7，这一点。对于给定流体比照蒸气压曲线的位置，可以用在=0.7的流体与氩、氪、氙（简洁球形分子）的值之差来表征。Pitzer把这一差值定义为偏心因子，即任何流体的值都不是干脆测量的，均由该流体的临界温度、临界压力值及=0.7时的饱和蒸气压来确定。24纯物质的饱和液体的摩尔

2、体积随着温度上升而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的上升而减小吗？答：正确。由纯物质的p V图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。25同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗？答：同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的Gibbs自由能是一样的，这是纯物质气液平衡准则。气他的热力学性质均不同。3-1 思索下列说法是否正确 当系统压力趋于零时， （M为广延热力学性质）。（F） 志向气体的H、S、G仅是温度的函数。（F） 若，则A的值与参考态压力无关。（T） 对于任何均相物质，焓与热力学能的关系都符合HU。（T） 对于确定量的水，压力越高，蒸发所汲取的热量就越少。（T）3-2 推导下

3、列关系式： 证明：（1）依据热力学根本方程 (a)因为A是状态函数，所以有全微分： (b)比拟(a)和(b)得： 由全微分性质得： 即 （2）由热力学根本方程 将上式两边在恒定的温度T下同除以的dV得：由（1）已经证明则 （3）由热力学根本方程 当压力恒定时 由Gibbs自由能定义式得 等式两边同乘以R得 （4）当温度恒定时 所以 3-4 计算氯气从状态1（300K、1.013105Pa）到状态2（ 500K、1.013107Pa）变更过程的摩尔焓变。解：初态压力较低，可视为志向气体。查得氯的临界参数为：417.15K，7.711MPa，0.069 H 真实气体500K, 10.13MPa志向

4、气体300K, 0.1013MPaHigHR志向气体500K, 10.13MPa依据图29推断，应当运用普遍化的焓差图计算HR。查图（34）、（36）分别得到：查附录六，氯气的志向气体热容表达式为：3-5 氨的pVT关系符合方程 ，其中，。计算氨由变更至过程的焓变和熵变。解：由pVT关系得： 3-6. 某气体符合状态方程，其中b为常数。计算该气体由V1等温可逆膨胀到V2的熵变。解：3-12 将1kg水装入一密闭容器，并使之在1MPa压力下处于汽液平衡状态。假设容器内的液体和蒸汽各占一半体积，试求容器内的水和水蒸气的总焓。解：设有液体m kg，则有蒸气（1-m）kg查饱和水蒸气表，在1MPa下饱

5、和蒸气和液体的密度分别为，则体积分别为：，依据题意：求解得：，即有饱和液体0.9942kg查饱和水蒸气表可以得到：在1MPa下，蒸气和液体的焓值分别为：则，总焓值为：3-13 1kg水蒸气装在带有活塞的钢瓶中，压力为6.89105Pa，温度为260。假设水蒸气发生等温可逆膨胀到2.41105Pa。在此过程中蒸汽汲取了多少热量？解：初始状态为：；末态为：查水蒸气觉察，始态和末态均为过热蒸气状态，查过热水蒸气表。题中的温度和压力值只能通过查找过热水蒸气表并内插得到，通过查表和内插计算得到：依据封闭系统的热力学第确定律因为过程可逆，所以故：问蒸汽作的功为257.4，在此过程中蒸气汲取的热量为268.

6、653-14 在T-S示意图上表示出纯物质阅历以下过程的始点和终点。(1) 过热蒸汽(a)等温冷凝成过冷液体(b);(2) 过冷液体(c)等压加热成过热蒸汽(d);(3) 饱和蒸汽(e)可逆绝热膨胀到某状态(f);(4) 在临界点(g)进展恒温压缩到某状态(h)。3-15 利用TS图和lnpH图分析下列过程的焓变和熵变：(1) 2.0MPa、170K的过热空气等压冷却并冷凝为饱和液体；(2) 0.3MPa的饱和氨蒸气可逆绝热压缩至1.0MPa；(3) 1L密闭容器内盛有5g氨。对容器进展加热，使温度由初始的-20升至50。解：（1） 由附录九图查得2.0MPa、170K的过热空气的焓和熵分别为

7、：87和0.55。2.0MPa饱和液体的焓和熵分别为：41.5 和0.18。所以 （2） 查附录十（3） 查附录十一5-12 某二元混合物中组元1和2的偏摩尔焓可用下式表示：证明必需等于。解：依据Gibbs-Duhem方程 得恒温恒压下 或 当时，得 已知 则 得 要使， 必需等于。 结论得证。 5-13，试用适宜的状态方程求正丁烷在, 时的逸度与逸度系数。解：查附录三得： 查图2-9，、点落在图2-9分界限上方，故适用于普遍化第二维里系数关联式。 由式（2-37）得 据式（5-73） 则 5-14，试估算1-丁烯蒸气在、时的逸度。解：查附录三得1-丁烯的临界参数 则比照温度比照压力为 参照图

8、2-9普遍化关系适用范围图，、点落在分界限下方，适用于普遍化逸度系数图。查图5-3图5-6得： 据 5-16 假设系在、不变时，二元溶液系统中组元1的偏摩尔Gibbs自由能表达式，试证明是组元2的偏摩尔Gibbs自由能表达式。和是在和的纯液体组元1和组元2的摩尔Gibbs自由能，而和是摩尔分数。解：依据Gibbs-Dubem方程， （、恒定）即 或 （、恒定） 故 （、恒定）由（此时）积分到随意组成，得即 5-18 乙醇（1）甲苯（2）二元系统的气液平衡试验测得如下数据： K，kPa，。并已知318K纯组元的饱和蒸气压为kPa, kPa。设蒸气相为志向气体，求 （1）液体各组元的活度系数； （

9、2）液相的和的值； （3）假设还知道混合热，可近似用下式表示：试估算在333K，时液体混合物的值。解：（1）依据 得： （2）依据 得： 依据 得：（3）已知 据 得 （恒，） 将 ，代入上式得5-20 对于二元液体溶液，其各组元在化学上没有太大的区分，并且具有相差不大的分子体积时，其超额自由焓在定温定压条件下可以表示成为组成的函数式中与无关，其标准态以Lewis-Randall规则为根底。试导出作为组成函数的和的表达式。解：对组元1， 已知 其中、 依据 则 或 同理，对组元2 ，5-21 在470K、4MPa下两气体混合物的逸度系数可用下式表示：式中、为组元1和组元2的摩尔分率，试求及的表达式，并求出当时、各为多少？解： 是的偏摩尔量，依据截距法公式得 同理 当时： 第 9 页