化工热力学总结
一、单选/填空
1. 逸度与逸度系数
纯物质逸度i f ：用逸度f 来表示实际气体的压力的函数
真实气体i f RT G ln d d =，理想气体p f i =
逸度与压力单位相同，不可测量，只能计算，可视为矫正的压力。

物理意义：表征体系的逃逸趋势。

逸度系数：物质逸度与其压力之比p f i
2. 偏摩尔性质
定义：在恒温恒压下，物质的广度性质随某种组分i 摩尔数的变化率，叫做组份i 的偏摩尔性质。

公式：i
j n p T i i n nM M ≠⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂=,,)( 物理意义：在恒温恒压下，物系中某组分i 摩尔数的变化所引起物系一系列热力学性质的变化。

与化学位的关系：数值上相等
3. 混合物逸度与组分逸度的关系
组分逸度为i f 组分为i x 混合物逸度为f ，则：i
i x f ln 是f ln 的偏摩尔性质 （同理，组分的逸度系数的对数为混合逸度系数的偏摩尔性质）
二、简答/填空
1. 朗肯循环
组成：锅炉+过热器+汽轮机+冷凝器+水泵
图形：
过程：1-2：汽轮机中工质做等熵膨胀
2-3：蒸汽在冷凝器中等压等温冷凝
3-4：饱和水在水泵中做可逆绝热压缩
4-1：水在锅炉中等压升温和等压汽化 不足之处：可逆程度低、热效率不高，不能完全转换；
改进办法：1）提高过热器出口蒸汽压力与温度。

2）降低排汽压力。

3）改进热力循环方式，如采用回热循环，热电循环等
2、卡诺循环
过程：
1→2 11,T p 水蒸汽在汽轮机内作等熵膨胀，变成湿蒸汽(乏汽)2，同时对外作输出轴功S W
2→3 乏汽在冷凝器内等压、等温冷凝，放出汽化潜热，放出的热量
3→4 冷凝水在水泵中等熵压缩，升压至1p 进至锅炉
4→1 水在锅炉中吸收热量，变化到状态1，完成一个循环。

不足：
（1）湿蒸汽对汽轮机和水泵有浸蚀作用，汽轮机带水量不得超过10%，水泵
不能带入蒸汽进泵；
（2）绝热可逆过程实际上难以实现。

3、相平衡三大判据
1）体系自由焓（吉布斯自由能）为0 即0d =G
2）各组分在各相中化学位相等
3）各组分在各相中分逸度相等
4、活度系数法
定义：根据溶液热力学理论，将液相中组分的逸度于组分的活度系数相联系 基本式：P164
()N i RT p p V p x py i i i
i i i i i ,,2,1,)(exp ˆS L S S V
=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=ϕγϕ 举例：已知体系压力p 与液相组成i x ，求泡点温度与汽相组成y
6、状态方程法
定义：是以各组分逸度系数与气液两相均实用的状态方程和混合规则相联系
基本式：()N i x y i i i i ,,2,1 ˆˆL
V =⋅=⋅ϕϕ 举例：已知有N 个组分的混合物，压力为p ,液相组成为i x ，求平衡温度与汽相组成i y
7、节流膨胀
特点：节流前后流体焓不变
作用：改变流体的温度（其熵增加）理想流体节流后温度不变
节流膨胀与绝热膨胀的比较：
降温程度：做外功的绝热膨胀比节流大，且可回收功
降温条件：节流膨胀需要条件，对于氢等需预冷才能获得冷效应。

做外功的绝热膨胀
后气体温度总是下降
设备与操作：节流膨胀采用节流阀，结构简单，可直接用于液体节流；而膨胀机复杂，
投资大不能用于生产液滴的场合
总的来说，各有各的优缺点。

通常节流膨胀用于普冷循环与小型深冷设备；而做外功
的绝热膨胀用于大型气体液化工艺。

8、制冷循环（逆卡诺循环）
组成：压缩机+冷凝器+节流阀+蒸发器
结论：1）制冷循环中，高温物体放热量大于低温物体吸热量。

2）相同温度区间的制冷循环，制冷系数以逆卡诺循环最大
9、纯物质p-T 图 P4
解释：三相平衡曲线为升华线、熔化线、汽化线围成，三相交点为三相点。

熔化
线与汽化线之间为液相，汽化线与升华曲线之间为固相，升华曲线与汽化
曲线以下为气相
纯物质p-V 图 P5
解释：曲线AC 为饱和液相线，曲线BC 为饱和蒸汽线。

曲线ABC 下面是两相区
（液体和蒸汽共存），左边是液相，右边是气相
10、多常数状态方程
1）Virial 系数仅仅是温度的函数
2）优点：应用范围广，准确度高
3）三参数对比态引入ω是为了提高准确度
4）Virial 系数物理意义：考虑到不同分子数相互碰撞或相互作用与理想行为的偏差
11、剩余性质
概念：是气体在真实状态下的热力学性质与在同一温度、压力下气体处于理想状
态下热力学性质之间的差额
三、计算题
题1：求气体压力为例（理想—立方型状态方程—三参数）
1） 理想：pV=nRT
2） RK 方程：
查c c T p 、 →计算b a 、→带入RK 方程计算压力p
SRK 方程：
查ω→带入公式求m →带入)(T α⇒)(T a 公式→计算b a ,→带入SRK 计算压力p
3） 普遍化关系
查T c 、p c 、V c 、w 用公式Z=p r p c V /(RT )求Z 找到合适p r 求Z 题2：估计一个过程的H,S,V 的变化量
步骤：查Tc 、Pc 、
ω 计算Z
带入V=ZRT /p 计算V 2 求ΔV
求焓熵（以3-8为例）
⒈查苯的物性参数：212.0,MPa 894.4,K 1.562c c ===ωp T ⒉求V ∆:
由两项维里方程
1312132
2222222mol cm mol cm 1--⋅=-=∆⋅==⋅+==V V V p ZRT V B RT p RT V p Z ；； ⒊计算每一过程的焓变、熵变
⑴饱和液体恒温、恒压下汽化为饱和蒸汽
1
1-1V V -1
V K mol J 03.8715
.35330733mol J 30733-⋅⋅==∆=∆⋅=∆T H S H ⑵11,p T 的饱和蒸汽→11,p T 理想气体
0207.0894
.41013.0628.01.56215.353c 1r c 1r ======p p p T T T ， 所求点落在图2-9曲线的上方，用普维法计算
⎩⎨⎧⇒⎪⎪⎭
⎪⎪⎬⎫=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-==⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=R 1R 1r 1r 0r R 1r 1r 1r 0r 0r c R 1 d d d d d d d d S H T B T B p R S T B T B T B T B p RT H ωω ⑶11,p T 的理想气体→22,p T 的理想气体
1
2ig ig ig
ig ig ig ig ig ln d 0d 2121p p R T T C S S S T C H H H T T p T p T T p T p -=∆+∆=∆+=∆+∆=∆⎰⎰；
⑷22,p T 的理想气体→22,p T 真实气体
====c
2r c 2r p p p T T T ， 若所求点落在图2-9曲线的下方，用普压法计算
R 2R 2c 1R c 0R R 2c 1R c 0R c R 2,)()()()(S H RT S RT S R S RT H RT H RT H ⇒⎪⎪⎭
⎪⎪⎬⎫=+==+=ωω ⒋求S H ∆∆,
()()=+∆+∆+-+∆=∆=+∆+∆+-+∆=∆R 2
ig ig R 1V R 2ig ig
R 1V )()(S S S S S S H H H H H H T p T p 题3：以5-9作业为例
., .,,,,,,,11T L id 0211S H W W Q T p T p 查表得到（散热损失）；求已知：ηη
蒸气在透平机中做可逆绝热膨胀，则熵值不变，12
S S ='，查表得到这时的焓值2H '. 由此得到可逆绝热功12
R H H W -'= 而实际上透平机既不绝热且为可逆膨胀，∴实际输出轴功R S W W ⋅=η 根据稳流体系热力学第一定律S W Q H +=∆，
∴实际终态的焓值S 12W Q H H ++=，此时，由22,p H 查得2S 此过程的理想功()()12012id S S T H H W ---=
损失功id S L W W W -= 热力学效率%100id S T ⨯=W W η
题4：相律的计算
2+-=πN F ，其中N 为组分数，π为相数，F 为自由度 ●可能用到的（换算）公式：
质量分数ω换算成摩尔分数x ：2
1121121n n n M M M M x +=+-=ωωω。