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1、化工热力学与传质学复习题一、 问答题1 什么是剩余体积？2 什么是逸度和逸度系数，逸度的物理意义？3 什么是偏摩尔性质？怎样定义？4 什么是吉布斯-杜亥姆方程？5 何谓理想溶液？非理想溶液？6 何谓活度和活度系数？7 何谓超额性质？8 什么是正规溶液，无热溶液？9 何谓相平衡？如何判断相平衡？10 何谓溶解度？11 何谓亨利定律？并说明其应用范围。12 何谓整体流动速度和扩散速度？在计算扩散通量时，使用那个速度？13 给出斐克第一定律和第二定律的定义？14 何谓热扩散？如何计算双组分混合物内由于热扩散引起的扩散通量？15 何谓对流传质？写出对流传质的扩散速率方程。16 写出舍伍德数的定义式，并
2、说明其物理意义。17 怎样用雷诺类比获得湍流时的对流传质系数？18 何谓双膜理论，给出双膜理论的几个论点。二、 计算题1 按下列方法计算460K和1.52103kPa 正丁烷的摩尔体积。（1） 理想气体定律；（2） Berthlot 维里方程；（3） 普遍化式；（4） 具有试验常数的维里方程 (B=-265cm3/mol,C=30250cm6/mol2)已知正丁烷物性：pc=3.75103kPa, Tc=425.2K,w=0.1932 试确定van der Waals 和redlich-Kwong方程中的常数a和b。3 试用对比态法和状态方程法计算逸度系数。4 证明每一个关联溶液各摩尔热力学性
3、质的方程式都对应一个关联溶液中某一组分I的相应偏摩尔性质的方程式。5 已知一双元体系H2(1)-C3H8(2),y1=0.208(摩尔分数)，其体系压力和温度为p=3197.26kPa,T=344.75K。使应用RK状态方程计算混合物中氢的逸度系数。测得的实验值为1.439。C3H8的物性列于下表：组分Tc(K)pc(kPa)Vc(cm3/mol)wH242.261923.4651.50C3H8369.84245.522030.1456 写出理想溶液的六个特性，并证明它们。7 50C时，由丙酮（1）-醋酸甲酯（2）-甲醇（3）组成的溶液，其组成为x1=0.34,x2=0.33,x3=0.33,
4、 已知50C是个纯组分的饱和蒸汽压数据如下：组分饱和蒸汽压（kPa）丙酮醋酸甲酯甲醇81.8278.0555.58 各二元系的有关Wilson配偶参数为：L12=0.7189,L21=1.1816,L13=0.5088 L31=0.9751,L23=0.5229,L32=0.5793, 试计算在50C时与该溶液呈平衡的三元汽体相组成和汽相压力。8 怎样定义无限稀溶液活度系数, 分别从Margules, van Laar, Wilson 和NRTL 方程中计算无限稀溶液活度系数。9 试根据：，证明： 10 地面上的水层温度为30C，厚度为1mm，该处的摩尔分数yA1=0.0295,谁蒸发面到周围
5、空气之间气膜厚度为5mm, 该处的摩尔分数为yA2=0.0032,空气的温度为30C，压力为1atm，试计算这些水蒸发到周围静止的空气中需要多少时间。11 25C时氯仿的液体浓度为1.485g/cm2，蒸汽压力为0.26105N/m2，在t=0时氯仿液面距离管顶为7.5cm，10小时后液面下降0.5cm，假设管顶氯仿浓度为零，试问空气中氯仿的扩散系数是多少。12 平板上的湍流边界层的传质膜系数关系若是下列形式：式中x是从平板前缘开始的距离，临界雷诺数为3105，试求 a)长度为L的平板上的平均传质膜系数是如何导得的；b)盛乙醇的烧杯突然打翻，用风扇吹拂，空气流速为6m/s，温度为289K，压力
6、为1105N/m2。乙醇在289K时的蒸汽压力为4000N/m2。试计算每秒钟从一平方米台面上乙醇的蒸发量。13 直径为1.0mm的球形水滴，假定其速度是按它的平均直径计算的，温度保持为20C， 假定其速度是按它的平均直径计算的，温度保持为20C，pA=2.33810-3N/m2，气膜的物行按35C时查取，若要水滴的体积减小至原来的50%，试计算水滴在温度为50C的静止干燥空气中需要下降多少距离。14 在湿壁柱试验中测得KG=1kmol 氨/(m3.atm.h), 注重某处的氨含量为8%摩尔，液相浓度为cA,L=0.14mol氨/m3溶液。温度为20C，总压力为1atm。气象阻力时总阻力的85
7、%。20C时溶解度系数E=235mol氨/（m3.溶液.atm）,试计算分界面上的传质系数和成分。15 在12m高的逆流填料塔中，水的流量为26mol/(m2s),废气的流量为12mol/(m2s)，废气中组分A的摩尔浓度从2%间小道0.5%，系统的平衡关系为y*A=1.5xA ,假设改进它设备后，气水流量增加一倍，则可达到排气浓度水平，且，试计算在同样情况下，改进塔出口处组分A的yA2值。16 将van der Waals方程化成维里方程式；并导出van der Waals 方程常数a、b表示的第二维里系数B的函数表达式 17 某反应器容积为1.213m3，内装有温度为2270C的乙醇45.
8、40kg。现请你试用以下三种方法求取该反应器的压力，并与实验值（2.75MPa）比较误差。（1）用理想气体方程；（2）用RK方程；（3）用普遍化状态方程。 18 容积1m3的贮气罐，其安全工作压力为100atm，内装甲烷100kg，问： 1）当夏天来临，如果当地最高温度为40时，贮气罐是否会爆炸？（本题用RK方程计算）2）上问中若有危险，则罐内最高温度不得超过多少度？ 3）为了保障安全，夏天适宜装料量为多少kg？ 4）如果希望甲烷以液体形式储存运输，问其压缩、运输的温度必须低于多少度？ 19乙烷是重要的化工原料，也可以作为冷冻剂。现装满290K、2.48MPa乙烷蒸汽的钢瓶，不小心接近火源被加
9、热至478K，而钢瓶的安全工作压力为4.5MPa，问钢瓶是否会发生爆 炸？ （用RK方程计算） 20.作为汽车发动机的燃料，如果15、0.1013MPa的甲烷气体40 m3与3.7854 升汽油相当，那么要多大容积的容器来承载20MPa、15的甲烷才能与37.854升的汽油相当？ 21.试用下列三种方法计算2500C、2000kPa水蒸汽的Z与V。(1)截取至三项的维里方程，其中的维里系数是实验值： cm3 mol-1, cm6 mol-2(2)用普遍化第二维里系数关系式。 (3) 用水蒸汽表。 22用下列方程求200，1.0133 MPa时异丙醇的压缩因子与体积： (1) 取至第三维里系数的
10、Virial方程，已知B=-388cm3/mol, C=-26000cm6/mol2(2) 用普遍化第二维里系数关系式。（TC=508.2K，PC=4.762MPa，=0.7） 23一个体积为0.283 m3的封闭槽罐，内含乙烷气体，温度290K，压力2.48103kPa，试问将乙 烷加热到478K时，其压力是多少？ 24.在一定T，p下，二元混合物的焓为 其中，a=15000，b=20000， c=-20000 单位均为J mol，求 (1) 组分1与组分2在纯态时的焓值H1, H2;(2) 组分1与组分2在溶液中的偏摩尔焓和无限稀释时的偏摩尔焓。 25. 在25，1atm以下，含组分1与组
11、分2的二元溶液的焓可以由下式表示： ，式中 H单位为kcal/kmol， x1， x2分别为组分1，2的摩尔分数，求 (1) 用x1表示的偏摩尔焓和的表达式； (2) 组分1与2在纯状态时的H1,H2 ；(3) 组分1与2在无限稀释溶液的偏摩尔焓； (4) H 的表达式； (5) x1=0.5的溶液中的和值及溶液的H值 26（1）溶液的体积是浓度的函数，若，试列出的表达式，并说明a,b的物理意义（为溶质的摩尔数/1000克溶剂） （2）若已知，式中，均为常数，试把V（溶液的体积）表示的函数。 27 如果在T、P恒定时，某二元体系中组分（1）的偏摩尔自由焓符合，则组分（2）应符合方程式。其中，G
12、1、G2是T、P下纯组分摩尔Gibbs自由能，x1、x2是摩尔分率。 28对于二元气体混合物的virial方程和virial系数分别是和， (1) 试导出ln、ln的表达式； (2) 计算20 kPa和50下，甲烷(1)正己烷(2)气体混合物在时的、。已知virial系数 B11= -33，B22=-1538，= -234 cm3 mol-1。 29. 常压下的三元气体混合物的ln，求等摩尔混合物的,。30. 利用Wilson方程，计算下列甲醇（1）水（2）体系的组分逸度 (1) p=101325 Pa，T=81.48，y1=0.582的气相； (2) p=101325 Pa，T=81.48，
13、x1=0.2的液相。 已知液相符合Wilson方程，其模型参数是 ，31. 已知40和7.09MPa下，二元混合物的ln (MPa)，求 (1) 时的,； (2)，。 32. 由沸点仪测得40时正戊烷（1）正丙醛（2）体系的，由此求取van Laar 方程参数。33. 二元混合物某一摩尔容量性质M，试用图和公式表示下列性质， 间的关系。 34 二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的T、p下，试计算混合物的逸度系数。 35 在常压和25时，测得的异丙醇(1)-苯(2)溶液的汽相分压（异丙醇的）是1720 Pa。已知25时异丙醇和苯的饱和蒸汽压分别是 5866 和13252 Pa。 (1)
14、 求液相异丙醇的活度系数（第一种标准态）； (2) 求该溶液的。 36 在25下含有组分1和组分2的某二元体系，处于气液液三相平衡状态，分析两个平衡的液相（和相）组成为：， ；已知两个纯组分的蒸汽压为：kPa ，kPa，试合理假设后确定下列各项数值： (1) 组分1和2在平衡的和相中的活度系数和； (2) 平衡压力p； (3) 平衡气相组成y1 。37 在常压下乙酸乙酯（1）乙醇（2）体系在344.95K时形成共沸物，其组成为=0.539。已知乙酸乙酯和乙醇在344.95 K 时的饱和蒸气压分别为78.26 kPa 和84.79 kPa；329.45 K 时的饱和蒸气压分别为39.73 kPa
15、 和48.00 kPa。 (1) 试计算van Laar活度系数方程的常数A和B； (2) 假定A 和 B不随温度、压力变化，求329.45 K时该体系的共沸压力及组成。 38 乙酸甲酯（1）甲醇（2）体系在101.325 kPa时的van Laar 方程参数 A= 0.4262， B = 0.4394，试计算在101.325 kPa时的共沸组成，已知乙酸甲酯和甲醇的饱和蒸气压可用Antoine方程log表示，其Antoine方程中的常数分别为 乙酸甲酯：A1 = 14.5685，B1 = 2838.70，C1 =45.16 甲 醇：A2 = 16.1262，B2 = 3391.96，C2 =43.16 39对完全互溶的二元体系苯（1）三氯甲烷（2）在70与101.3 kPa下，其组
