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第 四 章 流体混合物的热力学性质 在化工、冶金和能源等工业生产中，经常涉及到气体或液体的多组分混合物，其组成常常因为质量传递或化学反应而发生变化。因此，在运用热力学原理来描述这类体系时必须考虑到组成对体系性质的影响。 4.1 变组成体系热力学性质间的关系 4.2 化学位和偏摩尔性质 4.3 混合物的逸度与逸度系数 4.4 理想溶液和标准态 4.5 活度与活度系数 4.6 混合过程性质变化 4.7 超 额 性 质 例 题 4-5 例 题 4-5 据式（4-47） 得 END 例 题 4-6 39℃，2MPa下二元溶液中组分1的逸度为 式中x1是组分1的摩尔分数； 的单位为MPa。试求在上述温度和压力下 ① 纯组分1的逸度与逸度系数； ② 组分1 的亨利系数 k1 ； ③ 活度系数 ? 1与 x1 的关系式（组分1 的标准态是以Lewis-Randall定则为基准）。 解： 39℃，2MPa下 ① 在给定的温度、压力下，当 x1＝1 （纯组分）时 例 题 4-6 根据定义 ② 据式（4-54） 例 题 4-6 得 所以 ③ 因为 END （组分1 的标准态以Lewis-Randall定则为基准） 例 题 4-7 在303K、1.013×105Pa下，苯（1）和环已烷（2）的液体混合物的体积数据可用二次方程 来表示。式中x1为苯的摩尔分数，V的单位为m3/kmol。试求303K、1.013×105Pa下的 、 和 的表达式（标准态以Lewis-Randall定则为基准）。 解： 根据混合物摩尔性质与组分偏摩尔性质间的关系得 (4-17a) (4-16b) 当 时 （A） （B） 例 题 4-7 例 题 4-7 已知 得 将式（C）代入式（A）及式（B），得 （C） （D） （E） 例 题 4-7 因为 所以 （4-62） 式中 由式（D）、式（E）可知： 当 时 当 时 （标准态以Lewis-Randall定则为基准） 例 题 4-7 故 因为 所以得 END 例 题 4-8 试计算用78％的硫酸水溶液加水稀释来配制成25％的硫酸水溶液1000kg 时， 求：（1）78％硫酸溶液与水各用多少kg？ （2）稀释过程中放出的热量； （3）若在绝热条件下配制，所得稀硫酸溶液的终温为多少度？ 已知：硫酸与水的温度均为25℃； 25％硫酸溶液的平均比热容为3.35 J/kg.K 。 解： （1）求78％硫酸溶液与水的用量 以1000kg，25% H2SO4 溶液为计算基准 例 题 4-8 为配制1000kg， 25% H2SO4 溶液需取用78% H2SO4 溶液的量为 所以稀释用水量为 （2）求稀释过程中放出的热量。 将质量百分浓度换算为以水与H2SO4 摩尔数之比表示的浓度，以便查表： 例 题4-8 原始溶液 最终溶液 由此从有关溶解热图、表查得 例 题 4-8 附表：积分溶解热和积分稀释热 （kJ/mol H2SO4 ） 298.16 K 0.88 1.05 5.27 9.00 9.04 7.08 5.02 8.83 12.35 15.74 积分稀释热 96.24 73.38 72.33 67.06 58.06 49.02 41.94 36.92 28.09 15.74 积分溶解热 ? 50 25 10 5 3 2 1.5 1.0 0.5 H2O 摩尔数 例 题 4-8 所以 在1.013×105Pa、25℃时，由78％硫酸水溶液配制1000kg 25%硫酸水溶液，其稀释热总计为 （3）求所得溶液的终温。 设在绝热条件下稀释，稀释热使溶液自25℃升至t℃，则根据热量衡算 例 题 4-8 解得 END 例 题 4-10 有一单效蒸发器，将 8000kg/h 的10％NaOH溶液浓缩为50％。加料温度为20℃，蒸发操作压力为1.013×104Pa（负压）。在这种条件下， 50％NaOH溶液的沸点为88℃。试问设计该蒸发器时应采用多大传热速率？ 解： 蒸发水量为 例 题 4-10 水分蒸发后成为1.013×104Pa、88℃的过热蒸汽。故得蒸发器蒸发过程如下图所示： 加 料 10％NaOH 8000kg/h 20℃ 蒸发器 水蒸汽 88℃ 6400kg/h 50％NaOH 88℃ 1600kg/h 蒸发后溶液的量为 因是恒压蒸发，?H = Qp。查图4-8，得 例 题 4-1