化工热力学课程改革_夏淑倩

2006年第4期(总第90期)

[作者简介]夏淑倩(1973-),女,副教授,博士;马沛生(1935-),男,教授,博导;陈明鸣(1971-),女,副教授,博士;常贺英(1963-),女,讲师,

硕士。

化工热力学课程改革

夏淑倩,马沛生,陈明鸣,常贺英

(天津大学化工学院,天津300072)

[摘要]化工热力学课程是化工类及相关专业的一门重要专业基础课程,本文首先分析了该课程的发展、特点及重要性。重点阐述了天津大学化工热力学课程在教学内容、教学方法、教学手段、教材使用、测评手段等方面进行改革的情况。此外,还介绍了天津大学在有关化工热力学课程的其他课程、教学管理、实践性教学等方面进行的改革。最后,针对改革取得的效果和存在的问题,提出了自己的建议。[关键词]化工热力学;教学改革;多媒体;网络课程

化工热力学是热力学的一个重要分支,由于概念严密、在工程计算中实用性强而成为了化工

类及相关专业的一门重要的专业基础课程。[1]它

是从化学工程的角度,分析并给出化工过程经历

的各种变化,给出各种化工过程进行的极限,通过计算中给出化工过程中的各类重要参数,从而指导各种化工过程的设计和优化。化工热力学课程在化工类人才培养中起着重要的承前启后、由基础到专业的桥梁作用,是化工类人才持续深造和研究开发的必须打好的知识功底。 一、课程回顾

从18世纪工业革命后,为推动热能更好地转换为功,更有效地使用蒸气带动的热机,人们开始研究热与功的转换规律,热力学由此产生,并在

20世纪初成为各类工科大学的重要课程。[2]

随着

高温、高压化学工程及有机化学工业的发展,工业生产和设计计算急需不同温度和压力条件下的能量(包括焓、熵)的计算方法,也需要确定不同温度、压力下,各类混合物相平衡关系,以便计算精馏、吸收、萃取、结晶等单元操作,并确定其极限条件,由此广泛使用热力学Gibbs 自由能等函数关系。化工热力学就是回答上述问题的。在20世纪30~40年代产生并逐步完善的化工热力学课

程中,上述内容占主要地位,并附带了部分功能转

换的内容(后者也称为工程热力学)。

天津大学早在20世纪70年代初,即在著名教授张建侯先生的带领下,开设了本科教育的化工热力学课程,培养了一大批理论与实践兼备的高级技术人才。自开设之日起,学校和学院就给予了高度重视与肯定,在师资培养和设施建设方面大力支持。

经典的化工热力学课程不研究物质结构,不考虑过程机理,只从宏观角度研究大量分子组成的系统,达到平衡时所表现出的宏观性质。早期的化工热力学主要为了解决石油化工生产和设计过程中各种热量和物料平衡的计算问题,因此涉及的物质主要是石化产品,并且主要研究流体(气体和液体)的性质。 二、学科发展特点

近20年,计算机等信息技术快速发展,科技革命与技术创新也促进了化工领域迅速发展,出现了一些新兴的研究领域和科研方向。但是热力学课程在化工领域中的重要地位是无法动摇的,热力学的研究方法和研究领域也更加广泛,目前已逐渐深入到材料、生命、能源、环境等前沿领域。[3]

热力学所处理的对象也从一般的无机、有机

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分子扩充到各种大分子、电解质分子和离子等,其状态也不局限于常见的气、液、固三态,还涉及临界和超临界、微孔中的吸附态等,这一切都对化工热力学提出了新的、更高的要求。

天津大学的化工热力学适时地根据学科发展特点以及各专业特点,并依据本科生教育教学要求,适时地从教学的各个环节进行了教学改革。近三年来,天津大学化工热力学教学组已参与了1项国家级教改项目、主持了1项天津市级的教改、7项天津大学教改,获得了1项国家级教学成果一等奖(参加)、1项天津市级的教学成果一等奖(参加)、2项天津大学的教学成果二等奖。通过教学改革,本课程完善了教学体系,明显提高了教学效果,目前已经建设成为天津市精品课程。

三、天津大学化工热力学课程的改革

(一)教学内容

我们的化工热力学课程体系灵活、新颖,根据不同专业的特点和需要,开设了3种不同的教学体系。每个体系的教学内容、深度和学时安排各异,注重知识点的重新组合和更新,使得知识体系更具科学性和系统性。由于在体系建立时充分考虑了专业培养目标与学科发展的有机结合,每一个课程体系都针对了一种专业人才的培养,整个化工热力学教学真实而具体地体现了21世纪培养人才的需要,同时,新内容的引入和体系的灵活机动使得课程能够适应市场经济、社会全面发展和学科发展的要求。我们重新制定了教学大纲,提出并建立了/必修与选修并重,32学时与48学时共进0的课程体系,根据不同专业的研究特点,有针对性的制定教案,力求在教学内容上既能够给学生打下坚实而且内容广泛的基础,又能够适应专业自身的研究特色的要求。

此外,该课程概念多且抽象,公式多难记忆,方法多不好比较,历来是学生感到困难的学科,已成为国内外学习化工课程的一个难点。化工热力学教学组首先明确本课程实际是一门实用性很强的课程,提出了强调/应用0的教学方法,结合应用及计算方法深刻理解概念及理论,调整教学内容和方式,把概念、公式和应用相结合,多举实例,加深学生对重点内容的理解。使学生理解/化工热力学0课程,学会应用/热力学0知识,有利于后续课程的学习,且有利于毕业后工作中的设计和计算。

本着以上教学思想,我们在教学内容上进行了数次改革,主要表现在:(1)改进了重点讲授内容,不强调抽象的推导,节约了课时。(2)课堂教学内容有所扩充,例如增加了冷冻循环和液液平衡两部分内容,这两部分与实用结合良好,学生学习后普遍反映印象深刻。(3)由于缺乏热力学计算,化工计算(或设计)将难于进行。课堂上只能是以大量化工计算(包括设计及国内外广泛应用的计算软件)为中心。

化工热力学教学面向全体化工类人才培养,是涉及所有化工类专业和与化工类专业交叉的学科。因此,在内容上,除了注重与专业特色结合以外,同时还应将共同的基础知识和背景作为教学内容的主体,使得教学内容反映了/宽口径、厚基础0的特色。为反映这一特色,在课程中我们还加入了环境化工及化工数据的相关内容。

我们在课程中设置了几个化工热力学课程的教学实践环节,充分保证了学生提高动手能力,避免了只会读书,不善于做科研、解决实际问题的现象发生,促进了理论联系实际,有利于创新能力和综合素质的培养。[4]此外,参加并完成了天津大学的教改/化工热力学课程中的人文素质教育问题0,通过/节能0、/环保0、/事物的发展变化观0等人文内容的引入,培养了工科学生的人文素质。

通过这些改革,建立了成熟的课程体系,完成了教学内容根据学科发展和工程实际的适度增删。

(二)教学方法

天津大学化工热力学课程的几名授课教师全部承担有关热力学的科研课题,科研中对实际问题的解决丰富了教师的教学资源库,成为了教师言传身教/理论需要联系实际0的鲜活的案例;课堂教学与实践性教学的有机结合,为学生提供了理论联系实际的平台。

教学中注重启发引导式教学,教师课堂上注意及时提出问题,与学生互动交流。课后安排答疑时间,学生发现问题,可以找教师答疑。此外,为了方便学生答疑,在该课程的网页中,还专门设置了/课外交流0一栏。教师每天都要浏览网页,即时回答学生提出的问题。由于热力学课程内容很多,课堂内无法解决全部问题,对于比较深的内容,设定了选读内容,安排学生课后自学,这样有利于培养学生的自学能力,提高学生学习的自觉

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化工热力学课程改革

性和学习水平,符合培养/创新人才0的要求。

为与国际接轨,帮助学生了解科技前沿发展,课程教学中针对热力学的专业术语,不仅用中文解释清楚相关概念,而且给出了英文名称,方便学生学习国外的著作和文献。此外,我们还向学生推荐了国外名校的相关著名教材作为参考书目。

(三)教学手段

自多媒体引入到教学中以来,有关教学手段的争议便接踵而来,传统的教学方法受到了挑战,多媒体教学也带来了不少争议,到底哪种教学手段更好?更有利于学生扎实地掌握知识?有利于培养创新人才?结合化工热力学课程的特点及天津大学大学生的情况,我们选择传统板书教学、多媒体教学和网络教学多种教学方式相结合的手段。首先,将传统的教学方式应用于讲解概念及理论的推演中,课堂上将相关推演一步步写在黑板上,方便学生跟随教师的讲解思路进行思考和笔记,集中精力。多媒体教学可以大大提高教学效率,丰富信息量,对于应用类的题目的讲解非常方便,特别是对于图、表的显示很方便。此外,可以通过设置链接,将课程中涉及的重点概念、理论、关系式等连起来,方便学生理解课程体系,有助于对课程进行总结。在讲解实例,使用图表以及教学总结中,多媒体教学都可以提高教学效率,并通过设计动画提高学生的学习积极性。网络教学可以不受时间和空间的限制,方便学生随时随地学习和提问,这无疑是对课堂教学的补充。此外,网页中还设置了一些小题目,方便于学生自学及自测。对于这几种方式的结合,学生反映很好。

(四)教材使用

结合我校化工热力学课程以应用为中心、覆盖面广、涉及专业多的特点,我们编写了国家级/十五0规划教材《化工热力学》。[5]该教材计划考虑到目前化工发展的特点,将内容扩展到传统的/石油化工0领域以外,增加有关/药物类大分子和精细化学品0及/环境化工0方面的内容。该教材会在很大程度上区别于国内现有的化工热力学教材,独具特色。目前选用的教材便是这本教材。此外,也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学第二版》,陈钟秀主编,2001)、[6]辅助教材(《Intro duction to Chem ical Eng ineering T her-m ody namics(six th editio n)》)[7]和教学补充材料(例题库、习题库、考题库)的内容。[8,9]

(五)测评手段

化工热力学课程概念多、公式多,计算复杂。针对以上特点,我们除了按照学校规定,需要对于课程进行严格的期中和期末考试以外,平时还针对重要的概念和理论进行一些随堂测验,以便于学生加深印象,考查课堂效果,方便教师随时掌握学生的学习情况,有效调整课堂教学。

此外,对期末考试还进行了有效的改革。热力学中的很多内容无法在传统的笔试考试中体现。为了全面考察学习效果,同时进一步强化学生对热力学课程内容的理解,我们进行了考试方法的改革,进行了多次口试测试,其中包括封闭式和开放式两种口试方式。让学生有了另一次提高的机会,同时,增加了任课老师与学生面对面交流的机会,也能从中发现教学问题,教学相长。

(六)开设相关课程

化工热力学课程有三个部分组成,它们分别是:分子热力学、经典热力学以及化工数据。[10]其中大学化工热力学课程中只涉及经典热力学部分,分子热力学的知识需要在此基础上,在硕士生甚至博士生的课程中开设。作为化工热力学的一个重要分支,目前化工数据常被忽略。为了使学生进一步理解热力学的知识,在化工设计和计算中更好地使用化工热力学,在学习化工热力学课程后,我们还开设了化工数据选修课程。该课程的开设,不仅补充了热力学体系,而且提高了学生利用化工热力学知识的能力,有助于提高学生理论联系实际和学以致用的水平。

(七)教学管理

教学活动的实施必须有健全的教学管理制度和体系做保障。天津大学的化工热力学课程从设课之日起,就建立了以/规范0著称的教学传统。

提出教学大纲,并随着教学实践而做合理的修订。目前,本科教学大纲已在网络课程中公布,并与兄弟院校交流。

规范的教学流程。教师每学期开课之前,必须拿出本学期的教学计划(教学日历)、写好教案,并有专人在学期当中随机抽查。开课中,辅导答疑一周一次,另外,每位教师的E-mail和网络教学,实时做到有问必答。作业每周批改一次,给出成绩并记录。学期中和期末,必须进行严格地考试。考试试卷分A、B卷,老师流水作业批改试卷,考试后3日内给出成绩。上交材料包括学生

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成绩、试卷和成绩分析、学生平常作业和出勤情况记录表、空白试卷一份以及标准答案(包括给分标准),试卷存档3年。

严格教学质量监控制度。校部和我们化工学院均成立了教学督导组,聘请专人随机听课并检查教案,给出指导和建议,定期公布听课情况。

化工热力学教学组内每学期集体座谈2次,分配教学任务,交流沟通学生情况和教学心得,大家集思广益,共同推进教学工作的开展。

(八)实践教学

重视实践性教学环节,把它视为学生初步/理论联系实际0的平台,突出体现对学生创新意识、创新能力的培养。共安排了4个阶梯式的实践教学环节:专业实验、生产实习、专业工艺设计、热力学方向的毕业设计(论文),希望能够环环相扣,逐步提高学生对热力学知识的学以致用。

化工热力学教学组开设了3个化工热力学的专业必修实验及若干个选做实验。专业实验时,3名学生一组,保证合理分组,实验教程人手一册,实验后提交实验报告和总结。生产实习环节我们热力学老师带领;学生生产实习后,每人撰写一份实习报告。参与专业工艺设计中有关/化工热力学计算0部分的教学工作;直接指导每位学生独立上机完成,并将结果直接用于工艺设计,提交设计说明书。

具体指导喜爱并选择热力学为研究方向的本科毕业生做毕业实验和论文;我们热力学教学组多年从事化工热力学方向的科研,图书资料完整,设备齐全,研究思路广泛,对前沿具有敏锐的洞察力。学生根据课题,自主查阅资料,提出实验方案,分析结果,撰写符合科技写作规范的毕业论文并存档。

几个实践性环节既包括单个理论知识的体现、又包括多个理论知识的综合和对于理论知识的探索性发展,环环相扣,可以确保热力学知识的学以致用,促进理论联系实际,有利于培养学生的创新能力和综合素质,完成由简单到综合、知识到能力、聪明到智慧的转化。

四、建议

我们从自身教学习热力学的过程中理解到化工热力学知识不是一次完成的。许多重要的概念或计算方法要依靠/使用0来真正理解或掌握。为达到/使用0,一定的重复是必需的。在大学学习过程中,热力学内容在/分离工程0、/反应工程0、/工艺学0等课程中是可以得到/应用0的。在结业工作中,也是经常被牵涉到的。目前的问题是,这些教学环节常被主讲老师忽略,因此必须建立不同课程教师的学术联系,将此工作列入教学改革项目中。另外,还应该在大学期内开出难一些的热力学选修课。目前我校这类选修课程还太少。为使部分学生能进一步掌握热力学,达到因材施教,发挥优秀学生的特性,学校对这些选修课应加以鼓励,给予支持。(文字编辑:吴文水)

参考文献:

[1]王车礼,裘兆蓉,钟璟,杨基和.化学工程与工艺核心课程群的构建与整合[J].化工高等教育,2005,(1):39-42.

[2]金克新,赵传钧,马沛生.化工热力学[M].天津:天津大学出版社,1990.

[3]J.M.P rausnitz,R.N.L ichtenthaler.M o lecular T hermodynamics o f Fluid-P hase Equilibria(T hir d Ed-i t ion)[M].N ew Jersey:Pr entice-H all,I nc.1999.

[4]毛祖桓.如何培养工科大学生的创新精神与能力[J].中国高等教育,2000,(13):38-39.

[5]马沛生,常贺英,夏淑倩,陈明鸣.化工热力学(通用型)[M].北京:化学工业出版社,2005.

[6]陈钟秀,顾飞燕,胡望月.化工热力学(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2002.

[7]J.M.Smith,H.C.V an N ess,M.M.A bbott.Intr o-duct ion to Chemical Eng ineer ing T hermo dy nam ics(six th edit ion)[M].北京:化学工业出版社,2002.

[8]陈钟秀,顾飞燕.化工热力学例题与习题[M].北京:化学工业出版社,1998.

[9]陈新志,蔡振云,夏薇.化工热力学习题精解[M].北京:科学出版社,2002.

[10]马沛生.化工数据[M].北京:中国石化出版社, 2003.

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化工热力学课程改革

化工热力学答案课后总习题答案详解

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id p C ，可以解决化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）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。 2）临界点C 的数学特征： 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 c 条件下才能被液化。 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 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?

关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。 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ω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ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 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 r T 和r p 下，具有相同ω值的所有 流体具有相同的压缩因子Z ，因此它们偏离理想气体的程度相同，即),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下，不同气体的对比摩尔体积r V （或压缩因子z ） 是近似相等的，即(,) r r Z T P =。三参数对应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，如修正Rackett 方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。 2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？ 【参考答案】：对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如Tr ，

化工热力学(第三版)答案陈新志等

第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 2. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 3. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积 相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、 终态压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径 无关。） 二、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C ig P ???? ??--，?U =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--，?H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，?U = 0 ，?H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，?U =( ) ???? ????? ? -??? ? ??-112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，?H =112 1T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。 4. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。

《化工热力学》第三版课后习题答案

化工热力学课后答案 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 封闭体系中有两个相βα, 。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相 等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 二、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， U =( )11 2 1T P P R C ig P ??? ? ? ?--，H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，U = ( ) ??????????-???? ??-11211ig P C R ig P P P R V P R C ，H =1121T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。

化工热力学(第三版)陈钟秀课后习题答案

第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa (2) R-K 方程 22.5 22.5 6 0.52 6 8.314190.60.427480.42748 3.2224.610 c c R T a Pa m K mol P - ?== =???? 531 68.314190.60.08664 0.08664 2.985104.610 c c RT b m mol P --?===??? ∴() 0.5RT a P V b T V V b = --+ ()()50.555 8.314323.15 3.222 12.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---?= - -???+? =19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+ ∵ c r ZRT P P P V = = ∴ c r PV Z P RT = 65 4.61012.46100.21338.314323.15 c r r r PV Z P P P RT -???===? 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa 同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。 ∴ P=19.22MPa 2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3/mol 。 解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.193

化工热力学 第三版 课后答案 朱自强

第二章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。（1）理想气体方程；（2）RK 方程；（3）PR 方程；（4）维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解]（1）根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积id V 为 331 6 8.314(400273.15) 1.381104.05310 id RT V m mol p --?+= ==???（2）用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5() () RT a V b V b p T pV V b -= +-+（E1） 其中 2 2.5 0.427480.08664c c c c R T a p RT b p = = 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K,c p =4.60MPa ，将它们代入a,b 表达式得 2 2.56-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010a ??==????531 6 0.086648.314190.6 2.9846104.6010b m mol --??= =???以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 516 8.314673.15 2.9846104.05310 V -?= +??350.563353.2217(1.38110 2.984610) 673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?- ??????+?355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=??第二次迭代得2V 为

化工热力学习题集及答案

模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ ） 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ） >()T P s <()T P s = ()T P s T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ） >() T P s <() T P s =() T P s 纯物质的第二virial 系数B （ ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ ） 第三virial 系数 第二virial 系数 无穷项 只需要理想气体方程 液化石油气的主要成分是（ ） 丙烷、丁烷和少量的戊烷 甲烷、乙烷 正己烷 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ） 饱和液摩尔体积 饱和汽摩尔体积 无物理意义 偏心因子的定义式（ ） 0.7lg()1s r Tr P ω==-- 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- 1.0 lg()s r Tr P ω==- 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 关于偏离函数MR ，理想性质M*，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. * R M M M =- D. *R M M M =+ 下面的说法中不正确的是 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。（D ）强度性质无偏摩尔量 。 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX2 = 0 b. X1dln γ1/dX 2+ X2 dln γ2/dX1 = 0 c. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX1 = 0 d. X1dln γ1/dX 1– X2 dln γ2/dX1 = 0 关于化学势的下列说法中不正确的是( ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 15．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）的偏摩尔量。 16 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将：( ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 17．下列各式中，化学位的定义式是 ( ) 18．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是 。 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,]) ([.)([.])([.)([.??≡??≡??≡??≡μμμμ

(完整word版)化工热力学((下册))第二版夏清第5章干燥答案

第5章 干燥的习题解答 1．已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60℃,相对湿度为40%,试求: (1)湿空气中水汽的分压; (2)湿度; (3)湿空气的密度。 解：（1）湿空气的水汽分压，V S p P ?= 由附录查得60C 时水的饱和蒸汽压19.92S p KPa = 0.419.927.97V p KPa =?= (2) 湿度 0.6220.6227.970.118/507.97V V P H kg kg p P ?= ==--绝干气 （1） 密度 55 3 273 1.0131027360 1.01310(0.772 1.244)(0.772 1.2440.118)2732735010H t v H P +?+?=+??=+??? ? 32.27m =湿空气/kg 绝干气 密度 3110.118 0.493/2.27 H H H kg m v ρ++= =湿空气 2．在总压101.33KPa 下,已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I 图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图。 习题2附表

解： 上表中括号内的数据为已知，其余值由图H I -查得。 分题4的求解示意图如附图所示，其中A 为状态点。 3.干球温度为20℃、湿度为0.009kg 水/kg 绝干气的温空气通过预热器加热到50℃后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求: (1)1m 3原温空气在预热过程中始的变化; (2)1m 3原温空气在干燥器中获得的水分量。 解：（1）31m 原湿空气在预热器中焓的变化 当0020,0.009/t C H kg kg ==绝干气时，由H I -图查出043/I KJ kg =绝干气。 当01050,0.009/t C H H kg kg ==＝绝干气时，由H I -图查出

化工热力学复习题及答案 ()

《化工热力学》课程模拟考试试卷 A 开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式： ，所需时间： 分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师： 写T ，错的写F) 1．理想气体的压缩因子1Z =，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子 。 (A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚 2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 。 (A) 15.33MPa (B) 2.7594 MPa ； (C) 1.3797 MPa (D) 1.1746 MPa 3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 。 (A) 可以解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。 (B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。 (C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ，G )。 (D) 可以解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的p -V -T 的 问题。 4．对于流体混合物，下面式子错误的是 。 (A) lim i i i x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+ (C) 理想溶液的i i V V =，i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =，i i G G = 5．剩余性质R M 的概念是表示什么差别的 。 (A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体 (C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度 6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 。 (A) 气体状态 (B) 液体状态 (C) 固体状态 (D) 气液不分状态 7．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是( )。

化工热力学答案解析

化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.3146734.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.64.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106 ＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6 ＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2 ＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3 ·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为550.1cm 3 ·mol －1 所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为 Tc ＝304.2K Pc ＝7.376MPa ω＝0.225

化工热力学课后答案

化工热力学课后答案(填空、判断、画图) 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积 相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、 终态压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径 无关。） 二、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C ig P ???? ??--，?U =() 1121T P P R C ig P ???? ??--，?H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，?U = 0 ，?H = 0 。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是 超临界流体。）

化工热力学(第三版)课后答案完整版_朱自强

第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情 况下的摩尔体积id V 为 33168.314(400273.15) 1.381104.05310id RT V m mol p --?+= ==??? （2） 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1） 其中 2 2.50.427480.08664c c c c R T a p RT b p == 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =, c p =，将它们代入 a, b 表达式得

2 2.5 6-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010 a ??==???? 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010 b m mol --??==??? 以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 5168.314673.15 2.9846104.05310 V -?=+?? 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?-??????+? 355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为 3535 20.56335355 331 3.2217(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610673.15 4.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?-??????+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。故用RK 方程求得的摩尔体积近 似为 3311.39010V m mol --=?? （3）用PR 方程求摩尔体积 将PR 方程稍加变形，可写为 ()()()RT a V b V b p pV V b pb V b -=+-++-

化工热力学第五章作业讲解

第五章 例题 一、填空题 1. 指出下列物系的自由度数目，(1)水的三相点 0 ，(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡 状态 1 ，(3)甲醇和水的二元汽液平衡状态 2 ，(4)戊醇和水的二元汽-液-液三相平衡状态 1 。 2. 说出下列汽液平衡关系适用的条件 (1) l i v i f f ??= ______无限制条件__________； (2)i l i i v i x y ?? ??= ______无限制条件____________； (3)i i s i i x P Py γ= _________低压条件下的非理想液相__________。 3. 丙酮(1)-甲醇(2)二元体系在98.66KPa 时，恒沸组成x 1=y 1=0.796，恒沸温度为327.6K ，已 知此温度下的06.65,39.9521==s s P P kPa 则 van Laar 方程常数是 A 12=______0.587_____，A 21=____0.717____ (已知van Laar 方程为 2 21112212112x A x A x x A A RT G E +=) 4. 在101.3kPa 下四氯化碳(1)-乙醇(2)体系的恒沸点是x 1=0.613和64.95℃，该温度下两组分 的饱和蒸汽压分别是73.45和59.84kPa ，恒沸体系中液相的活度系数 693.1,38.121==γγ。 1. 组成为x 1=0.2，x 2=0.8，温度为300K 的二元液体的泡点组成y 1的为(已知液相的 3733,1866),/(75212121==+=s s E t P P n n n n G Pa) ___0.334____________。 2. 若用EOS ＋γ法来处理300K 时的甲烷（1）－正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困 难是MPa P s 4.251=饱和蒸气压太高，不易简化；（ EOS+γ法对于高压体系需矫正）。 3. EOS 法则计算混合物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数据是ij Ci Ci Ci k P T ,,,ω，通常如何得到相互作用参数的值？_从混合物的实验数据拟合得到。 4. 由Wilson 方程计算常数减压下的汽液平衡时，需要输入的数据是Antoine 常数A i ,B i ,C i ; Rackett 方程常数α，β；能量参数),2,1,)((N j i ii ij =-λλ，Wilson 方程的能量参数是如何得到的？能从混合物的有关数据（如相平衡）得到。

化工热力学(第三版)陈钟秀课后习题答案

第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50 C 的容器中产生的压力：（1）理想气 体方程；（2） R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积 V=0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数： T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol 3 =0.008 （1）理想 气体方程 P=RT/V=8.314 X 323.15/124.6 10^=21.56MPa (2) R-K 方程 0.4夕74842 190.2 6 4. 6 160 P. 2^2K 0.5mol_ 2 8 314 x 190 6 531 b =0.08664 c =0.08664 6 2.985 10 m mol P c 4.6 汇 10 "V - b~T°'5V V b 3.222 0~5 Z5 Z5 323.15. 12.46 10 12.46 2.985 10 =19.04MPa （3）普遍化关系式 T r =「T c =323. 15 1 90. 6 1. 6V r 5二V V c =124.6 99 = 1.259<2 ???利用普压法计算， Z = z° ?「z 1 此时，P=P c P r =4.6 X .687=21.56MPa 同理，取 乙=0.8975依上述过程计算, 的值。 /? P=19.22MPa 2-2.分别使用理想气体方程和 Pitzer 普遍化关系式计算 510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为 3 1480.7cm 3 /mol 。 解：查附录二得正丁烷的临界参数： T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol 3 =0193 RT c 8.314 323.15 12.46-2.985 10 ZRT 二 P c P r V PV RT P r 旦 RT 4.6 106 12 .46 10\“.2133P r 8.314 323.15 迭代：令 Z o = 1T P r0=4.687 又 Tr=1.695 , 0 1 查附录三得：Z =0.8938 Z =0.4623 0 1 Z =Z Z =0.8938+0.008 0.4623=0.8975 直至计算岀的相邻的两个 Z 值相差很小，迭代结束，得 Z 和P

化工热力学 第三版 课后答案完整版 朱自强

第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积id V 为 （2） 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5() () RT a V b V b p T pV V b -= +-+ （E1） 其中 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K, c p =4.60MPa ，将它们代入a, b 表达式得 以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 第二次迭代得2V 为 353 5 20.56335355331 3.2217(1.389610 2.984610) 1.38110 2.98461067 3.15 4.05310 1.389610(1.389610 2.984610) 1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?- ??????+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。故用RK 方程求得的摩尔体积近似为 （3）用PR 方程求摩尔体积 将PR 方程稍加变形，可写为

() ()() RT a V b V b p pV V b pb V b -= +-++- （E2） 式中 22 0.45724c c R T a p α= 从附表1查得甲烷的ω=0.008。 将c T 与ω代入上式 用c p 、c T 和α求a 和b ， 以RK 方程求得的V 值代入式（E2），同时将a 和b 的值也代入该式的右边，藉此求式（E2）左边的V 值，得 56 3563355353558.314673.15 2.68012104.05310 0.10864(1.39010 2.6801210) 4.05310[1.39010(1.39010 2.6801210) 2.6801210(1.39010 2.6801210)] 1.38110 2.6801210 1.8217101.3896V ------------?= +?-???-??????+?+???-?=?+?-?=331 10m mol --?? 再按上法迭代一次，V 值仍为3311.389610m mol --??，故最后求得甲烷的摩尔体积近似为3311.39010m mol --??。 （4）维里截断式求摩尔体积 根据维里截断式（2-7） 11()c r c r Bp p Bp Z RT RT T =+ =+ （E3） 01c c Bp B B RT ω=+ （E4） 0 1.60.0830.422/r B T =- （E5） 1 4.20.1390.172/r B T =- （E6） 其中 已知甲烷的偏心因子ω=0.008，故由式（E4）~（E6）可计算得到

化工热力学答案

第二章 均相反应动力学习题 1. 【动力学方程形式】 有一气相反应，经实验测定在400℃下的速率方程式为: 2 3.66A A dP P dt = 若转化为2 (/.)A kC A r mol hl =形式， 求相应的速率常数值及其单位。 2. [恒温恒容变压定级数] 在恒容等温下，用等摩尔H 2和NO 进行实验，测得如下数据： 总压（MPa ）0.0272 0.0326 0.038 0.0435 0.0543 半衰期（s ） 256 186 135 104 67 求此反应级数 3.[二级反应恒容定时间] 4.醋酸和乙醇的反应为二级反应，在间歇反应反应器中，5min 转化率可达50%，问转化率为75%时需增加多少时间？ 4、【二级恒容非等摩尔加料】 溴代异丁烷与乙醇钠在乙醇溶液中发生如下反应： i-C 4H 9Br+C 2H 5Na →Na Br+i-C 4H 9 OC 2H 5 (A) (B) (C) (D) 溴代异丁烷的初始浓度为C A0=0.050mol/l 乙醇钠的初始浓度为C B0=0.0762mol/l,在368.15K 测得不同时间的乙醇钠的浓度为： t(min) 0 5 10 20 30 50 C B (mol/l) 0.0762 0.0703 0.0655 0.0580 0.0532 0.0451 已知反应为二级，试求：（1）反应速率常数；（2）反应一小时后溶液中溴代异丁烷的浓度；（3）溴代异丁烷消耗一半所用的时间。 5. [恒温恒容变压定级数] 二甲醚的气相分解反应CH 3OCH 3 → CH 4 +H 2 +CO 在恒温恒容下进行，在504℃获得如下数据： t （s ） 0 390 777 1195 3155 ∞ Pt ×103（Pa ） 41.6 54.4 65.1 74.9 103.9 124.1

《化工热力学章节习题及解答》第1章习题

习题 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。 2. 封闭体系的体积为一常数。 3. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。 4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。 5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。 6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质，但是状态方程 P=P (T ，V )的自变量中只有一个强度性质，所以，这与相律有矛盾。 7. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积 相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、 终态压力相等的过程有? =21T T P dT C H ?。 8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是γγ)1(1212-???? ??=P P T T （其中ig V ig P C C =γ）， 而一位学生认为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。 9. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。 10. 自变量与独立变量是不可能相同的。 三、填空题 1. 状态函数的特点是：___________________________________________。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是_____和 ____。 3. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为____________________ (以V 表示)或____________________ (以P 表示)。 4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = ________，Q =_________________，?U =____________________，

(完整版)化工热力学(第三版)答案陈钟秀

2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa (2) R-K 方程 2 2.52 2.560.52 6 8.314190.60.427480.42748 3.2224.610 c c R T a Pa m K mol P -?===???? 531 68.314190.60.08664 0.08664 2.985104.610 c c RT b m mol P --?===??? ∴() 0.5RT a P V b T V V b = --+ ()()50.555 8.314323.15 3.222 12.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---?= - -???+? =19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+ ∵ c r ZRT P P P V = = ∴ c r PV Z P RT = 654.61012.46100.21338.314323.15 c r r r PV Z P P P RT -???===? 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa 同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。 ∴ P=19.22MPa 2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3/mol 。 解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.193