化工热力学第二三版陈新志课后习题答案.docx

第1章绪言一、是否题3封闭体系中方两个相°，£。在尚未达到平衡时，叫£两个相都是均相放开体系；达到平衡时，则a4所个相都等价于均相封闭体系。（对）4志向气体的熔和热容仅是温度的函数.（对）5.志向气体的嫡和吉氏函数仅是温度的函数,（错。还与压力或摩尔体积有关。）第2章P-V-T关系和状态方程一、是否题2 .纯物质由蒸汽变成液体，必需经过冷凝的相变更过程。（错C可以通过超临界流体区。）3 .当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。）4 .由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积肯定小干同温同压下的志向气体的摩尔体积，所以，志向气体的压缩因子Z=I,实际气体的压缩因子2<1。（错。如温度大于BQyIe温度时，Z>1.0）7 .纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而变更。（错。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.）8 .在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热力学能相等。（错。它们相差一个汽化热力学能，当在临界状态时，两者相等，但此时已是汽液不分）9 .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。（对。这是纯物质的汽液平衡准则。）10若个状态方程能给出纯流体正确的临界压缩因子，那么它就是个优秀的状态方程。（札）I1.纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、熔、热力学能、吉氏函数的变更值均大于零。（错。只布吉氏函数的变更是零。）12 .气体混合物的ViriaI系数，如B,C-,是温度和组成的函数，（对。）13 .三参数的对应态原理较两参数优秀，因为前者适合于任何流体。（错。三对数对应态原理不能适用于任何流体，一般能用于正常流体norma1.f1.uid）14 .在压力趋于零的极限条件下，全部的流体将成为简洁流体.（错。筒洁流体系指一类非极性的球形流，如Ar等，与所处的状态无关"）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（Ao参考P-V图匕的亚临界等温线。）A.>产T）B,<p5（f）C.J'，）3 .型度下的过热纯蒸汽的压力P（Bo参考P-V图上的亚临界等温线。）A>叫T）B<叫T）C=尸（T）5 .能表达流体在临界点的等温线的正确趋势的Viria1.方程，必需至少用到（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Viria1.系数B.其次Viria1.系数C.无穷项D.只须要志向气体方程6 .当PTo时，纯气体的阳"-“（/）】的值为（D。因三、填空题A.OB.很高的T时为OC.与第三Viria1.系数方关D.在BOy1.C温度时为零Crcr）=ai1.（T）或附,viy）=（,vi1.）2.表达纯物质的汽平衡的准则有（吉氏函数）、犷.ZffWJRT=尸（/"-/）"T”（CIaPeryon方程）、X（MaXWen等面积规则）。它们能推广到其它类型的相平衡3 .1.ydersen>Pitzer、1.ee-KeS1.er和Teja的三参数对应态原理的三个参数分别f-pf>a为W、Trtpr,ay和U,?,喝4 .对于纯物质，肯定温度卜.的泡点压力与露点压力相回的（相同/不同）；肯定温度卜的泡点与露点，在P-T图上是电叠的（重登/分开），而在P-V图上是妞的（重榄/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、液相线与三相三所包困的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平衡时，压力称为盗汽压,温度称为通直。33=Z>JjMiaiiQ-kv>6 .对于三混合物，绽开PR方程常数8的表达式，Zk=j+F如+月的+20而访（1-3）+233出区（1-%）+22朝m-&J，其中，卜府相娘森概燕畴落碇然或:为金携收犍椅卜.标不同的相互作用参数有压为到，在没才试脸数据时，近似作零处理。,通常它们值是如何得到？从试验数据拟是得P1=210-JO24357 .简述对应态原理在对比状态下，物质的对比性质表现出较简洁的关系。8 .偏心因子的定义是"二一"'g用1.。，其含义是G旭岑献流体）-IgE（该袋体）以71O9.正丁烷的偏心因子=0.193,临界压力q=3.79712则在7'=0.7时的蒸汽解两直线的交点，得三相点的数靠息？''a产=273"75K7 .用AntoinC方程计克正丁烷在50C时蒸汽压；用PR方计算正丁烷在50'C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5（C时饱和液相摩尔体积。（液相摩尔体积的试验值是106.94Cm3mo1.）。解：杳附录得Antoin啼数：力=6.8146,8=2151.63,0-36.24临界参费T=425.4K,P=3.797MPa,d?=0.193修正的RaCkett方程常数：a=0.2726,1=0.0003InPS68146-2151.63-3624+T=0.504MH由软件计算知*=103,019mW1f/"=4757.46%/加厂1利用RaCkett方程*=（gy+加M）FW8 .试计算一个125Cm3的刚性容器，在50和18745MPa的条件下能贮存甲烷多少克（试验值是17克）？分别比较志向气体方程、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）O解：杳出Te=I90.58K,17=4.604MPag=O.011n=O872nw=14g利用志向气体状态方程应RTPR方程利用软件计算得/=122.726舐3如/=102=切=16.3g五、图示题2.试定性画出纯物质的P-14H图，并在图上指出（八）超临界流体，（b）气相，（C）蒸汽，（d）固相，（e）汽液共存，固液共存，（g）汽固共存等区域；和（三）汽-液-固三相、TVTd共存线，（i）T>7>VT=T的等温线。六、证明题2.由式2-29知，流体的BoyIe曲3.试定性探讨纯液体在等压平衡汽化过程中，M（=乂SG）随珊变更（可定性作出M-T图上的等压线来说明）。3虞1于°的点的轨迹。证明VdW流体的BoyIe曲线是(-iRTw2-2。必而2=0VdW方程得RTaHW*n-k-仁正+产=°整理得Boy1.e曲线(a-)rj-2a7+o2=0第3章均相封闭体系热力学原理与其应用一、是否题1.体系经过一绝热可逆过程，其嫡没才变更。（对。囱o"°1.）2吸热过程肯定使体系峭增，反之，嫡增过程也是吸热的。（错C如一个吸热的循环，炳变为零）3 .热力学基本关系式d=nS+VW只适用于可逆过程C（错。不须要可逆条件，适用于只有体积功存在的封闭体系）4 .象dt=7dS-R7律热力学基本方程只能用于气体，而不能用于液体或固相。（错C能于任何相态）5 .当压力趋于零时，M（TJ）-M八TFX。（是摩尔性质）。（错。当M=V时，不恒等于零，只有在T=时，才等于零）TBs-,r,P）+1.n-6 .B与参考态的压力Po无关。（对）7 .纯物质逸度的完整定义是，在等温普娅切1.n°（错。应%y=RTM（J/PS）是等）8 .志向气体的状态方程是尸0=/?。若其中的压力逸度H弋替后就成为了真实流体状态方程。（错。因为逸度不是这样定义的）9 .当PTO时，/po（错。当PTO时，f1.）1.n*=2i卜-与M1r-010 .因为）,当一0时，*=1，所以，Po（错。从积分式3看，当时，专为任1,都有；事实上，周PJ1./°11 .逸度与压力的单位是相同的。（对）1.下图中是二元体系的对称归一化的活度系数人/2与组成的关系部分曲线，请补全两图中的活度系数随液相蛆成变更的曲线；指出哪一条曲线是或行X】；曲线两端点的含意；体系属于何种偏差。刀，2八，八OXI1.OXI1解，以上虚线是依据活度系数的对称归一化和不对称归一化条件而得到的。六、证明题1.对于二元体系，证明不同归一化的活度系数之间的关系M=为；和h-nr(>1)M氏3»Hg证明：因为方=H-MXK或,一f对于二元溶液，片仅与T,P花关，由于与浓度无关系的常数，我们取五0时的极限得到该常数Z1.旦年=IIm=F/。打Z1=Yx代入上式得'；=，】/行我们也可以取时的极限来得到该常数,u“Iitn片1年=后五=r-1.1.e.hm1.打(XITI)代入上式得-Zr(x1)3G”=Ga第5章非均相体系热力学性质计算一、是否题3 .在肯定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不行能相同。（错，在共沸点时相同）4 .肯定压力下，纯物庾的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。（对）6 .在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（D是轻组分，（2）是重组分，则Jig,力盯。（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的状况）7 .在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度肯定，则体系的压力，随着勺的增大而增大。（错，理由同6）8 .纯物质的汽液平衡常数K等于1。（对，因为XI=M=I）9 .志向系统的汽液平衡K1.等于1。（错，志向系统即汽相为志向气体，液相为志向溶液，）o下列汽液平衡关系是错误的MEr=/3岫,；工（错，若掰I分采纳不对称归化，该式为正确）U.EoS法只能用于高压相平衡计算，EOS+'法只能用于常减压下的汽液平衡计算。（错，Ee）S法也能用于低压下，EOS+,法原则上也能用于加压条件下）液平衡关系证明）13.对于志向体系，汽液平衡常数K（=yv）,只与T、P有关，而与蛆成无关。（对,可以从志向体系的汽15 .对于负偏差体系，液相的活度系数总是小于1。（对）16 .能满意热力学一样性的汽液平衡数据就是高质肽的数据“（错）18 .逸度系数也有归一化问题。（错）20.EOS+/法既可以计算混合物的汽液平衡，也能计算纯物质的汽液平衡。（错）邦次）俄廉卜搭,在共沸点时彳（对）22.二元溶液的GibbS-DUhem方程可以表示成力Pv)HsI»(P-O)M-o)dP(T=常数)(Xt)二、选择题1 .欲找到活度系数与组成的关系，已有下列二元体系的活度系数表达式，6为常数，请确定每一组的可接受性。（D）中，指出不对称归一化条件的活1-1.+r2,j-1.+A1度系数。(B)1.n=)Bin办=2出-1)1.n=r2,1.n2=>f1.rjc1.nr1=2(1.-1.)DIn办=Ortiny?=闵3.二元气体混合物的储碗先翊.3,在肯定的7,P0.9097B0.89827C0.8979三、填空题In九=2依)2 .说出下列汽液平衡关系适用的条件无限制条件=(2)=无限制条件=合物模型(3任1.布内低压条件下的一志向液相C3.丙酮-甲醉二元体系在9866KPa时,412=_0.587_,121=-0,717.恒沸蛆成Xy¥=95.39,岑=G5.06kpa则Van1.aar方程常数是=0.796,恒沸温度为3276K,已知此温度卜.的GN&出平2（已知Van1.aar方整.出】+办叼）6EOS法则计算混合物的汽液平衡时，须要输入的主要物性数据是%当”,通常如何得到相互作用参数的值？一从混合物的试验数据拟合得到。7.由WiISOn方程计算常数诚压卜的汽液平衡时，须要输入的数据是AntOine常数Ai，Bj,Ci；RaCkett方程常数,B;能量参数（%"&於J=1.2,N）-WiISOn方程的能量参数是如何得到的？能从混合物的有关数据（如相平衡）得到。四、计算题4.在常压和25'C时，测得40059的异丙解（卜苯溶液的汽相分压（异丙醉的）是1720Pao已知25C时异丙醉和茶的饱和蒸汽压分别是5866和13252PaC（八）求液相异丙好的活度系数（对称归一化）；（b）求该溶液的G：且1.=325M=理2>,x10.059x58660.059×5866同样有:Py3_101325-1720¾w(1-0059)x13252GX-x1.In1.+x2to3-0.059×k5÷0.941×!n82RTG*=2x8.314×29815=4957.6JmoxXf=0.893Uf=0.0150o侬）由此计算Van1.aar常数（答案姑生=432,4=互溶区的汽液平衡（试验值：kPP-29.31-2858,=4.22kpan解：（八）液液平衡准则xr=XE（IFkGXfk得哈卜圉I1.n（ta（JInyI一41.J1.nYi=Aif将Van1.aar方程14丙+4吊）a1.f4/；_fHnXf2y¾2x+1x2+A1.xf/4j&x：Y广=1.&xf+Aa+色必，再代入数睛'=08931.Nf=00150,xJ=1-255);(b)推算T=30c,X1.O915的液相a)o已知30'C时，代入上式hff1.X；X=I-XT,解方程组得结果：12.测定了异醛(1)一水(2)体系在30C时的液液平衡数据是&4.3Z42.55(b)T=30c,X)°35的液相活度系数是J2.55x0085V1.,me八一产2|-"O915+255*0(Uf1°12打=呻词432*9915_V=§eg2|_U32×0.915+2.55×0.085jJ设汽相是志向气体，由汽液平衡准则得71=>,x1F=08818y2=I-1.=0.1182P=x1.1.+30匕=26.464+3548=30.Q2kPa五、图示题描述卜列二元PT-'图中的变更过程BfCfD：这是一等温等压的变组成过程。从A到B,是液相中轻组分1的含盘增加，B点为泡点，即起先有汽泡出现。B至C的过程中，系统中的轻组分增加，汽相相对尸液相的国也在不断的增加，C点为器点，C点到D点是汽相中轻细分的含量不断增加C2.将下列T-X-M冬I的变更过程ATBfCfD-E和P-x-y图上的变更过程FTGfHIJ表示在P-T1.冬I(组成=0.4)上。