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化工热力学答案课后总习题答案详解

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化工热力学答案_课后总习题答案详解

第二章习题解答

一、问答题：

2-1为什么要研究流体的pVT关系？

【参考答案】：流体p-V-T关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T，P，V等）计算不可测的热力学性质（H，S，G，等）。

只要有了p-V-T关系加上理想气体的Cid，可以解决化

p

工热力学的大多数问题。

2-2在p-V图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。

【参考答案】：1）超临界

TT、

TT、

c

ppc。

2）临界点C的数学特征：

3

(?Pi?V)0?

(?Pi?V)0

?2P?V2=

T

(在C点)

0(在C点)

3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线；

4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。

5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。

6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。

7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。

2-3要满足什么条件，气体才能液化？

【参考答案】：气体只有在低于T条件下才能被液

c

化。

2-4不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程

度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度

的最本质因素？

【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不

仅与T、p有关，而且与每个气体的临界特性有关，

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即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子

T，P和①。

rr

2-5偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概

念？它可以直接测量吗？

【参考答案】：偏心因子w为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。

偏心因子不可以直接测量。偏心因子w的定义

为：①=一lg(ps)一1.000，w由测定的对比温度为0.7

rTr

rTr=0.7

2-6什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有

哪些类型？

【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a，b，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式(普遍化

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压缩因子图法)；（2）以两项virial方程表示的普遍化第二virial系数关系式(普遍化virial系数法)

2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理

的区别。

【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状

态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入

了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在

相同的T和p下，具有相同①值的所有流体具有相同的

rr

压缩因子Z，因此它们偏离理想气体的程度相同，即

Z=f(T,P,①)

rr

。而两参数对应状态原理为：在相同对比

温度T、对比压力p下，不同气体的对比摩尔体积V（或

rrr

压缩因子z）是近似相等的，即Z=(T,P)。三参数对应

rr

状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。

2-8总结纯气体和纯液体pVT计算的异同。

【参考答案】：由于范德华方程（vdW方程）最大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是

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饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的p-V-T关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，