化工热力学作业题讲义.doc

绪论 你能说出“热质说”与“热动说”两种观点的根本区别吗？ 热力学第一定律创建的充分条件是什么？ 解释可逆过程与不可逆过程。 何为强度性质，何为容量性质？ 经典热力学与分子热力学的根本区别是什么？  流体的P-V-T关系 用下列方法计算200oC及10atm下异丙醇气的压缩因子与体积 取至第三维里项内的维里方程，实验测定的维里系数 B=-388cm3/mol C=-26000cm3/mol2 用普遍化第二维里系数法计算 用R-K方程，由Tc，Pc直接计算常数a、b 已知异丙醇的物理常数为： Tc=508.2K Pc=50.0atm Vc=220.4cm3/mol W=0.700 比较分别用普遍化方法与理想气体定律计算136atm，920K下的水蒸气比容的结果，并与水蒸气表对照。 为了生产液氧，需将氧气由大气压力及22oC加压冷却至100atm，183K，如原有体积3L氧气，求被压缩后气体的体积。 1mol氨在673K时占有体积70ml，试用普遍化压缩因子及R-K方程计算其压力，并与理想气体的计算结果相比较。第三章 纯物质的热力学性质 推导以下方程： 1） 2） 3） 4） 5） 6） 使用合适的普遍化关联式计算1kmol的1, 3-丁二烯当其从2.53MPa及127oC压缩至12.67MPa及277oC时的、、。已知丁1, 3-丁二烯在理想气体状态时的定压摩尔热容为： 运用R-K方程求算125oC、10MPa下丙烯的剩余焓与剩余熵（假设该状态下的丙烯服从R-K状态方程）。 (1)气体由20oC，2.0m3（状态1）经绝热可逆过程到150oC，1m3（状态2），输入功为100kJ，求其内能变化。 (2)初态同(1)，经恒容过程加热到150oC(状态3)，需热量95kJ，问此过程内能如何变化？ (3)(2)中处于状态3的气体经等温压缩到1.0m3（状态2），同时移走185kJ热量，问内能如何变化？需功若干？（按封闭系统计算） 水蒸气从可逆绝热膨胀到,试求每千克水蒸气所做的轴功。。 第四章 均相混合物的热力学性质 1. 在T、P为常数时，曾有人推荐用下面一对方程来表示二元系偏摩尔体积数据： 式中，a、b是温度和压力的函数，试问从热力学角度考虑，上述方程是否合理？ 2. 某二元系溶液，混合物的逸度可表示为的函数，组分1,2均取Lewis-Randall规则为标准状态，试求：(1)(2)该溶液是理想溶液还是非理想溶液？ 3. 由实验数据得到25oC,1atm下某二元溶液的摩尔焓 （H的单位为J/mol，x1是组元1的摩尔分数。) 试推出此条件下：(1)；(2)H1和H2的值；(3)和的值；(4)以同温同压下纯态为标准态时，和的表达式。 4. 在30oC、10.133kPa下，苯（1）-环己烷（2）的液体混合物摩尔体积可用V=(109.4-16.8x1-2.64x12)×10-6表示，式中x1为苯的摩尔分数；V的单位是m3/mol，求算30oC、10.133kPa下，、、的表达式。 第六章 化工过程能量分析 1．某厂有一输送90oC热水的管道，由于保温不良，到使用单位时，水温已降至70oC,试求水温降低过程的热损失与损耗功，设大气温度为25oC，已知水的比热容Cp=4.18J/(mol·k)。 2．试算在稳定流动过程中温度为813K，压力为5.0MPa的1kmolN2所能给出的理想功。假设N2为理想气体，取环境温度为288K，环境压力为0.1MPa。N2的摩尔等压热容为。 3．将1MPa、527oC的空气与0.1MPa、27oC的空气相混合，若两股空气的质量流率之比为1:3，混合过程为绝热可逆，问混合后的空气的压力、温度各为多少？假设空气为理想气体，。 4．压力均为p、温度均为T0的两股理想气体在混合器中进行等温混合，混合前两股气体的流量分别为n1、n2（mol/h），试证明理想气体等温混合熵产生为，其中yi为摩尔分数。 5．某换热器完全保温，热流体的流量为0.042kg/s，进出换热器的温度分别为150oC、35oC，其等压比热容为4.36kJ/(kg·K)，冷流体进出时的温度分别为25oC、110oC，其等压比热容为4.69kJ(kg·K)，试计算冷热流体有效能的变化、损耗功与有效能效率。 6．某废热锅炉采用高温烟气（可视为理想气体）为加热介质，其流量为230kmol/h，Cp=36.0kJ/kmol，烟气恒压下从1000oC降到380oC，设备热损失为4.10688×105kJ/h。锅炉进水为10MPa的饱和水，试求：（1）可产10MPa的饱和蒸汽量(kg/h)；（2）该锅炉的热效率；（3）该锅炉的损耗功；（4）该锅炉的热力学效率。已知环境温度为300K，10MPa饱和水、饱