化工熱力學期末試卷一

歡迎大家來到共享資源――――會員：newsusanThankyouforyoursupport!會員：newsusanforberg20～20學年第學期期末考試試卷標準答案《化工熱力學》（A或B卷共頁）（考試時間：20年月日）學院專業(yè)班年級學號姓名題號一二三四五六七八九十成績得分簡答題（共8題，共40分，每題5分）寫出封閉系統(tǒng)和穩(wěn)定流動系統(tǒng)的熱力學第一定律。答：封閉系統(tǒng)的熱力學第一定律：穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學第一定律：寫出維里方程中維里系數(shù)B、C的物理意義，并寫出舍項維里方程的混合規(guī)則。答：第二維里系數(shù)B代表兩分子間的相互作用，第三維里系數(shù)C代表三分子間相互作用，B和C的數(shù)值都僅僅與溫度T有關；舍項維里方程的混合規(guī)則為：，，，，，，，，，請分別以水溶解度和辛醇/水分配系數(shù)為例，簡述環(huán)境熱力學中相關的關系和特點。答：水溶解度和辛醇/水分配系數(shù)是環(huán)境熱力學中最特征的內容水溶解度：典型的液液平衡、固液平衡和氣液平衡，只是在環(huán)境問題中，平衡體系中的溶劑是水，而不是其他的有機溶劑。辛醇/水分配系數(shù)：實質上是固體和液體在部分互溶系統(tǒng)中的溶解度。它的特點是：溶解度極?。粩?shù)據(jù)的可靠性很差；估算方法不準；常用碎片基團法。寫出混合物中i組元逸度和逸度系數(shù)的定義式。答：逸度定義： （T恒定） 逸度系數(shù)的定義：請寫出剩余性質及超額性質的定義及定義式。答：剩余性質：是指同溫同壓下的理想氣體與真實流體的摩爾廣度性質之差，即：；超額性質：是指真實混合物與同溫同壓和相同組成的理想混合物的摩爾廣度性質之差，即：為什么K值法可以用于烴類混合物的汽液平衡計算？答：烴類混合物可以近似看作是理想混合物，于是在汽液平衡基本表達式中的，，在壓力不高的情況下，Ponding因子近似為1，于是，汽液平衡表達式化簡為：。由該式可以看出，K值僅僅與溫度和壓力有關，而與組成無關，因此，可以永K值法計算烴類系統(tǒng)的汽液平衡。寫出局部組成的概念及Wilson方程和NRTL方程的優(yōu)缺點。答：局部組成：混合物中的不同組分i物質和j物質，由于分子間的相互作用力不同，同種分子間的作用力與異類分子間的相互作用力的大小不同，因此，在某一局部，某種分子周圍的組成與混合物中的總體組成有所不同。這種局部的濃度就叫做局部組成。Wilson活度系數(shù)方程不適用于液液分層體系的計算，而NRTL方程沒有此限制，但該方程是3參數(shù)的活度系數(shù)方程，略復雜。汽相和液相均用逸度系數(shù)計算的困難是什么？答：根據(jù)逸度系數(shù)的計算方程，需要選擇一個同時適用于汽相和液相的狀態(tài)方程，且計算精度相當。這種方程的形式復雜，參數(shù)角度，計算比較困難。推導題（共2題，共15分，其中第一題8分，第二題7分）請推導出汽液相平衡的關系式。（其中：液相用活度系數(shù)表示，以Lewis-Randell規(guī)則為基準；汽相用逸度系數(shù)表示。）答：根據(jù)相平衡準則，有；其中，等式左邊項可以根據(jù)逸度系數(shù)的定義式變形為：；等式的右邊項可以根據(jù)活度系數(shù)的定義式變形為：，而標準態(tài)取為同溫同壓下的純液體，于是有，帶入相平衡準則，得到：從上式出發(fā)，進行適當?shù)募僭O和簡化，推導出拉烏爾定律。答：假定：壓力遠離臨界區(qū)和近臨界區(qū)時，指數(shù)項。若體系中各組元是同分異構體、順反異構體、光學異構體或碳數(shù)相近的同系物，那么，汽液兩相均可視為理想化合物，根據(jù)Lewis-Randall規(guī)則，有；同時，。低壓下，汽相可視為理想氣體，于是有：，。綜上所述，汽液平衡體系若滿足1），2），3），則：，即為拉烏爾定律。計算題（共4題，共45分，其中第一題15分，第二題15分，第三題5分，第四題10分）273K,p273K,pis,l473K,3MPa,g273K,pis,ig473K,3MPa,ig-2824kJ·mol-1kJ·mol-1Vm=RT/p+10-5J·mol-1kJ·mol-1答：分步步驟如下： (1) MPa (2) MPa (3) (4) 答：由于該方程涉及到偏摩爾性質和溫度壓力等參數(shù)，因此如果該方程合理，必須要滿足Gibbs-Duhem方程。首先，衡量等溫等壓下的Gibbs-Duhem是否滿足：即：。對二元體系，做衡等變形，得