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1.52⨯103kPa 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⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=2.46.1172.0139.0422.0083.0r r c c T T RT Bp ω； （4） 具有试验常数的维里方程 21VC V B Z ++= (B=-265cm 3/mol,C=30250cm 6/mol 2)已知正丁烷物性：p c =3.75⨯103kPa, T c =425.2K,ω=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H 2(1)-C 3H 8(2),y 1=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1^φ的实验值为1.439。
C的物性列于下表：6． 写出理想溶液的六个特性，并证明它们。
7． 50︒C 时，由丙酮（1）-醋酸甲酯（2）-甲醇（3）组成的溶液，其组成为各二元系的有关Wilson 配偶参数为：Λ12=0.7189,Λ21=1.1816,Λ13=0.5088Λ31=0.9751,Λ23=0.5229,Λ32=0.5793, 试计算在50︒C 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：A AB z A w D j ∇-=ρ,，证明：A AB B A z A x D M M c j ∇-=ρ2,10． 地面上的水层温度为30︒C ，厚度为1mm ，该处的摩尔分数y A1=0.0295,谁蒸发面到周围空气之间气膜厚度为5mm, 该处的摩尔分数为y A2=0.0032,空气的温度为30︒C ，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． 25︒C 时氯仿的液体浓度为1.485g/cm 2，蒸汽压力为0.26⨯105N/m 2，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：3141Re 0292.0Sc Sh x x =式中x 是从平板前缘开始的距离，临界雷诺数为3⨯105，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 ，压力为1⨯105N/m 2。
乙醇在289K 时的蒸汽压力为4000N/m 2。
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20︒C ， 假定其速度是按它的平均直径计算的，温度保持为20︒C ，p A =2.338⨯10-3N/m 2，气膜的物行按35︒C 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50︒C 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K G =1kmol 氨/(m 3.atm.h), 注重某处的氨含量为8%摩尔，液相浓度为c A,L =0.14mol 氨/m 3溶液。
温度为20︒C ，总压力为1atm 。
气象阻力时总阻力的85%。
20︒C 时溶解度系数E=235mol 氨/（m 3.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/(m 2s),废气的流量为12mol/(m 2s)，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 =1.5x A ,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4.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=I II I G II G L L a K a K ，试计算在同样情况下，改进塔出口处组分A 的y A2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1.213m 3，内装有温度为2270C 的乙醇45.40kg 。
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1m 3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 m 3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：5.152-=B cm 3 mol -1, 5800-=C cm 6 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Virial 方程，已知B=-388cm 3/mol, C=-26000cm 6/mol 2(2) 用普遍化第二维里系数关系式。
（T C =508.2K ，P C =4.762MPa ，ω=0.7） 23．一个体积为0.283 m 3的封闭槽罐，内含乙烷气体，温度290K ，压力2.48×103kPa ，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2121x cx bx ax H ++= 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H 1, H 2;(2) 组分1与组分2在溶液中的偏摩尔焓21,H H 和无限稀释时的偏摩尔焓∞∞21,H H 。
25. 在25℃，1atm 以下，含组分1与组分2的二元溶液的焓可以由下式表示：)96(5090212121x x x x x x H +++= ，式中 H 单位为kcal/kmol ， x 1， x 2分别为组分1，2的摩尔分数，求(1) 用x 1表示的偏摩尔焓1H 和2H 的表达式；(2) 组分1与2在纯状态时的H 1,H 2 ；(3) 组分1与2在无限稀释溶液的偏摩尔焓∞∞21,H H ；(4) ΔH 的表达式；(5) x 1=0.5的溶液中的1H 和2H 值及溶液的ΔH 值26．（1）溶液的体积t V 是浓度2m 的函数，若222cm bm a V t ++=，试列出21,V V 的表达式，并说明a,b 的物理意义（2m 为溶质的摩尔数/1000克溶剂）（2）若已知224232232m a m a a V ++=，式中2a ，3a ，4a 均为常数，试把V （溶液的体积）表示2m 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111ln x RT G G +=，则组分（2）应符合方程式222ln x RT G G +=。
其中，G 1、G 2是T 、P 下纯组分摩尔Gibbs 自由能，x 1、x 2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RT Bp Z +=1和ij j i j i B y y B ∑∑===2121， (1) 试导出ln 1ˆϕ、ln 2ˆϕ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5.01=y 时的V 1ˆϕ、V2ˆϕ、m ϕ、m f 。
已知virial 系数 B 11= -33，B 22=-1538，12B = -234 cm 3 mol -1。
29. 常压下的三元气体混合物的ln 32312115.03.02.0y y y y y y m +-=ϕ，求等摩尔混合物的1ˆf ,2ˆf ,3ˆf 。
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℃，y 1=0.582的气相； (2) p =101325 Pa ，T =81.48℃，x 1=0.2的液相。
已知液相符合Wilson 方程，其模型参数是 43738.012=Λ，11598.121=Λ31. 已知40℃和7.09MPa 下，二元混合物的ln 1235.096.1x f -= (MPa)，求(1) 2.01=x 时的1ˆf ,2ˆf ； (2)1f ，2f 。
32. 由沸点仪测得40℃时正戊烷（1）－正丙醛（2）体系的848.31=∞γ，，979.32=∞γ，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M ，1M ，2M ，1M ，2M ，∞1M ，∞2M ，M ∆，1M ∆，2M ∆，∞∆1M ，∞∆2M 间的关系。