化工热力学复习题
一、正确写出下列热力学函数的物理意义及定义式
偏心因子?：各种物质在Tr = 0时，纯态液体对比蒸汽压对数值与Ar、Kr等简单流体对数值的偏差，???1.000?log(Prs)Tr?0.7，偏心因子表征物质分子的偏心度，即非球型分子偏离球对称的程度
剩余性质MR：同样温度、压力条件下真实气体性质M与假想的理想气体性质M*之差，R
M = M - M*
化学位?i：将无限小量的物质i加到均相体系中而保持相均匀同时体系的熵和体积保持不变，体系内能变化与加入物质量的比值为物质i在所处相中的势，称为化学位。
?i???????? ??n????n????n????n??iii?T,nV,ni?T,P,n??nS,nV,n??nS,P,n??jjjj???nU?????nH?????nA?????nG??偏摩尔性质
Mi：在给定的T、P和其他物质的量不变时，向含有组分i的无限多的溶
???nM??? ???ni?T,P,nj液中加入1mol的组分i所引起的热力学性质的变化，Mi????f?组分逸度fi：温度为常数时，dGi?RTdlnfi，limi?1
P?0yPi^混合性质ΔM：溶液的性质M与构成溶液各组分在标准态时性质总和之差，
?M?M??xiMi
理想功Wid：物系在确定状态变化时，对外界可提供功量的最大值，对于稳流过程，
Wid ＝ -⊿H + T0⊿S
有效能Ex：体系从所处状态达到与环境相平衡的可逆过程中对外界作出的最大有用功，
EX??(H0?H)?T0(SO?S)
产功过程热力学效率ηa：产功设备在实际过程中提供的功与理想功的比值，它是过程热力学完善性的尺度，反映了过程可逆的程度。?a = Ws / Wid
焦汤系数μ
J-T
：节流膨胀中流体的温度随压力的变化率，?J?T????T?? ??P?H四、问答题
溶液的标准态有哪两种？写出其数学表达式，并说明其适用的条件。 答：以Lewis-Randall定则为基础规定标准态
?flimi?fi??LR??fi xi?1xi在体系温度、压力下，溶液中各组分的纯物质聚集态相同，并且组分之间可以无限制混合时，各组分都以Lewis-Randall定则为基础规定标准态。
以Henry定律为基础规定标准态
?flimi?fi??HL??ki xi?0xi在体系温度、压力下，溶液中各组分的纯物质聚集态不同，或者，组分之间不能无限制混合
时，溶剂以Lewis-Randall定则为基础规定标准态，溶质以Henry定律为基础规定标准态。
非理想溶液可以分为哪两大类？其非理想的原因分别是什么？ 答：正规溶液和无热溶液。前者非理想的原因是分子间力不同，混合时产生热效应HE引起，但分子形状，大小接近（SE = 0；VE = 0；HE <> 0）；后者非理想的原因是分子形状与大小差异较大（HE = 0；SE <> 0）。
基于局部组成概念的气液平衡方程有哪几种？在计算气液平衡时有那些共同特点？
答：Wilson，NRTL，UNIQUAC、 UNIFAC等，均有以下特点：1）由二元体系可以推算多元混合物；2）由于参数与温度有关，能很好地表达活度系数随温度的变化关系；3）不仅用于非极性、非缔合混合物，还适用于强极性、缔合体系。
机械能平衡式和绝热稳流方程式都是稳流过程能量平衡式的简化形式，写出两者的表达公式并指出适用条件有何异同？
答：机械能平衡式适用于与外界无热（q = 0）、无轴功交换（ws = 0）的不可压缩流体
?u2?H??g?z?0
2绝热稳流方程式适用于与外界无热（q = 0）、无轴功交换（ws = 0）的可压缩流体
?u2?H??0
2
写出稳态流动体系能量平衡的一般表达式，以及对于无热量交换、无轴功交换、不可压缩流体的稳流过程能量平衡方程（Bernoulli 方程）。 答：稳态流动体系能量平衡的一般表达式
?u2?H??g?z?Q?Ws
2无热量交换、无轴功交换、不可压缩流体的稳流过程能量平衡方程
?u2?H??0
2
对于稳态流动体系，若忽略动能和位能的变化，且体系和环境之间无热和功的交换，推导其有效能损失的表达式。
答：对稳流体系，若忽略掉动能和势能，能量衡算式为
?H?Q?Ws
Ws?0
所以 ?H?0?dH?0 又 dH?TdS?VdP
V?TdSt??VdP?dSt??dPT
无热交换 Q?0；无轴功
WL?T0?St ?dWL?T0dSt??T0VdP T
逆流换热器中流体1和2的温度分别为T1和T2，环境温度为T0，假设阻力为定值且无热损失，试写出换热量为?Q时系统总熵变和有效能损失的表达式。 答：流体1和2产生的热熵变分别为dS1???Q??Q和dS2?，物系总熵变T1T2?T1－T2??T1－T2???Q?Q???，有效能损失 dS总?dS1＋dS2＝＋＝?Q?dE1?T0?Q????T1T2?T1T2??T1T2?
下图为朗肯循环示意图，试画出对应的T-S图和H-S图。
答：
T-S图
H-S图
Vk?1? 3222?Vk?0.02985?8.314?294.3?0.02985?10131013?294.31/2?Vk?Vk?0.02985?
蒸汽动力循环流程见图如下所示，将汽轮机视为可逆绝热，请在其右侧绘出对应的T-S图。
锅炉汽轮机水泵冷凝器
答：
活度系数法计算混合物相平衡有何优缺点？ 答：活度系数法优点：计算过程相对简单；对于液相是高度非理想的体系能获得满意的效果；容易推广到液液平衡和固液平衡计算中；在没有实验数据时，能用基团贡献法估算。活度系数法缺点：对于高压体系需要校正（需液体偏摩尔体积的数据）；对体系中的超临界组分应用不方便，需引入 Henry定律；临界区不能用。、缔合体系。