化工热力学样题课件.doc

简答题 1. 当压力趋近于零时，实际气体趋近于理想气体，根据剩余性质的定义，能否说其剩余体积趋近于零？ (0展开得到维里方程：Z=1+(B/RT)*p+(C-B2)/(RT) 2*p2+o(p3) 因此当p(0时，(Z-1)/p(B/RT, VR(B 2. 理想气体分别经等温可逆压缩和绝热可逆压缩后，何者焓值为高？试在压焓图上标示。，，对理想气体βT=1，压焓图上等温线为竖直线。 3. 某二元体系A+B，以Lewis-Randall规则为基准定义活度，若活度系数一为正偏差（γA1），一为负偏差（γB1），是否不符合Gibbs-Duhem关系？ 4. 常温下一密闭容器中水与其蒸气达到平衡，若向其中充入惰性气体，若保持温度不变，请问水蒸气的量会增加还是减少？ 5. 说明空气中水的饱和湿度关系y=Psat(T)/P的成立条件。其中y为空气中水的摩尔分数，Psat为温度T下的饱和蒸汽压，T和P为环境温度、压力。 气相视作理想气体混合物： 液相视为纯水并忽略压力的影响： 6. 二元体系A+B在等温等压下处于气液平衡，由1mol液相（xA=0.4）和0.1mol（yA=0.7）汽相组成。若向该系统加入0.5mol的A，保持温度压力不变，当再次达到平衡时会出现什么变化？（提示：数量与组成） 7. 请确定下面几种情况的自由度：三相点处的水水与水蒸汽处于平衡状态盐水与水蒸汽处于平衡状态 水-乙醇混合物与其蒸汽处于平衡状态 水-乙醇混合物与其蒸汽处于共沸 二氧化碳溶于水 二氧化碳溶于水并发生反应生产碳酸CO2+H2O(H2CO3固体碳酸钙热解CaCO3(s)(CaO(s)+ CO2(g) 正戊烷和异戊烷在气相下处于化学平衡 戊烷的三种异构体在气相下处于化学平衡 计算题 1. 某熵值为7kJ/kg/K高压水蒸汽经可逆绝热膨胀后，温度变为100℃，试：1) 利用水蒸气表计算该过程终态的焓值；2) 利用热容数据，并选用合适的状态方程计算上述状态的焓值；（提示：近似三相点处的水蒸气为理想气体）3）比较1)与2)的结果。 ℃时： Sliq=1.3069 J/g/K, Svap=7.3549 J/g/K, 因此S为7必为水汽混合物， 且气相分率：xvap= (S-Sliq)/ (Svap-Sliq)=0.9413 查水蒸气表：Hliq=419.04 kJ/kg, Hvap=2676.1 kJ/kg, 计算焓值：H=2543.7 kJ/kg 注意该焓值是以三相点饱和液相为参考点。 2) 根据1)，此问为已知T=100℃, P=1.014 bar，xvap=0.9413 计算xvap(HT,P,vap-Htri,liq)+xliq(HT,P,liq-Htri,liq) 其中tri,liq代表三相点(T0=0.01℃, P0=611 Pa)饱和液相 ΔHl=(HT,P,liq-Htri,liq) = Cp(50℃,liq)(T-T0) = 419.7 kJ/kg ΔHv=(HT,P,vap-Htri,liq) = ΔHvap(tri) + Cp(50℃,vap)(T-T0) + HR(T,P), Cp(50℃,vap)(T-T0) = 187.7 kJ/kg, ΔHvap(tri) = 2501.3 kJ/kg 查得：Tc=647.3 K, Pc=22.05 MPa, ω=0.229 Tr=0.5765, Pr=0.004600, 可采用普遍化维里方程： HR/RT = -0.03673，HR = -6.33 kJ/kg ΔHv=187.7+2501.3-6.33=2682.67 kJ/kg H=2549.9 kJ/kg 虽然上述两个结果差别不大，但其原因是剩余项在最后的焓值中所占比例很小，其实用普遍化维里方程计算得到剩余焓的仅有水蒸气表一半左右。因此对于含氢键的缔合体系，即使在低压下普通的状态方程也存在较大偏差。 备注：原则上可利用状态方程确定饱和蒸汽压、饱和蒸发焓等，因此2)中的xvap理应不同于1)中查水蒸气表得到的值，但计算较为复杂，不做要求。 2. 甲烷气体经历一连续的绝热节流过程，从40 ℃和2.028 MPa变为0.506 MPa，试求其温度以及该过程的?（exergy）损失。已知1) 理想气体状态下甲烷的等压热容：CpIG/(J/mol/K) = 14.156 + 75.547*10-3 T/K – 18.0*10-6 (T/K)22) 用普遍化维里方程计算非理想性3) 环境温度取298 K ?损失( (T2,p2), ΔH = 0 = ΔHIG(1(2) + HR2 - HR1 查甲烷：Tc=190.6 K, Pc=4.600 MPa, ω=0 Tr1=1.6430, Pr1=0.4409, Pr2=0.1100, 可采用普遍化维里方