完整word版热力学练习题2.docx
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完整word版热力学练习题2
热力学练习题2
B.高于Tc和低于PcD.低于Tc和低于Pc所有物质表现出相同的性质。
即
B.若Tr,Zr相同，贝UVr相同D.若Tr,pr相同，则Vr相同
7.关于化工热力学应用的下列说法中不正确的是
A.可以判断新工艺、新方法的可行性
B.预测反应的速率
C.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实验数据推算大量有用数据
D.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础
8.超临界流体存在的条件是A
A.高于Tc和高于Pc
C.低于Tc和高于Pc
9.对应态原理认为，在相同的对比态下，
A.若Vr，Pr相同，贝U3相同
C.若pr，3相同，贝UVr相同
10.汽液平衡计算方程式PVi=丫XipS适用于
A.汽液相均为理想体系
B.汽相为理想体系且液相为非理想体系
C.汽液两相均为非理想体系
D.汽相非理想体系且液相为理想体系
11.以下4个偏导数中，表示偏摩尔性质的是
A.
碍］
L師」nS,nV,nj北
D.
14.
7.
I
D.<1
对理想溶液具有负偏差的体系中，各组分活度系数
A.>1B.=0C.=1
15.气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失,
则此过程气体焓值B
D.不能确定
D
A.增加B.减少C.不变
16.不可逆过程中孤立体系的
A.总熵是增加的，圳也是增加的
B.总熵是减少的，畑也是减少的
C.总熵是减少的，但烘是增加的
D.总熵是增加的，但烘是减少的
17.关于做功和加热本领的描述，不正确的是
A.压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大
B.温度相同，高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强
C.温度相同，高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强
D.放出的热相同，高温高压蒸汽的作功本领比低温低压蒸汽的大
18.对同一朗肯循环装置，在绝热条件下如果提高汽轮机入口蒸汽压力，而温度等其余条件不变，则其热效率
B.不变，乏气干度增加
D.热效率和干度都不变
D
A.有所提高，乏气干度下降
C.有所提高，乏气干度增加
19.关于制冷原理，以下说法不正确的是
A.任何气体，经等熵膨胀后，温度都会下降
B.只有当＞0，经节流膨胀后，气体温度才会降低
C.在相同初态下，等熵膨胀温度下降比节流膨胀温度下降的多
D.任何气体，经节流膨胀后，温度都会下降
20.吸收式制冷循环中解吸器，换热器，吸收器和泵这一系统的作用相当于蒸汽
压缩制冷循环的C
A.节流阀B.膨胀机C.压缩机D.蒸发器
21.关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是
A.研究体系为实际状态
B.解释微观本质及其产生某种现象的内部原因
C.处理方法为以理想态为标准态加上校正
D.应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题
22.
Pitzer提出的由偏心因子①计算第二维里系数的普遍化关系式是
D.B；=b^b1
E.
23.下列关于GE关系式正确的是
25.体系从同一初态到同一终态，经历二个不同过程，一为可逆过程，一为不可逆过程，此二过程环境熵变关系为A
A.（△$环）可逆＜（△$环）不可逆B.（△$环）可逆＞（△$环）不可逆
C.（环）可逆=（△$环）不可逆D.（环）可逆=0
26.混合气体的第二维里系数是
B.仅为T的函数
D.p和组成的函数
A.T和P的函数
C.T和组成的函数
27.灿衡算的依据是
B.热力学第二定律
D.热力学第一、二定律
A.热力学第一定律
C.热力学第三定律
28.混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是
Xi?
29.在T-S图上,
绝热可逆过程工质的状态总是沿着下列哪条线进行的B
D.等压线
B
A.等焓线B.等熵线C.等干度线
30.理想功实现的条件为
A.完全不可逆B.完全可逆
C.部分可逆D.部分不可逆
31.
气体真空节流膨胀产生冷效应时的微分节流系数是
、填空题
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、终态单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均为零，数学上可以表示为（c^/dVT=0（在C点）和@2P/^V2T=0（在C点）。
对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的_（相同/不同）；一定
温度下的泡点与露点，在P—T图上是重叠的（重叠/分开），而在P-V图上是分开的（重叠/分开），泡点的轨迹称为饱和液相线，露点的轨迹称为饱禾
汽相线，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。
纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。
5.
简述对应态原理在对比状态下，物质的对比性质表现出较简单的关系。
6.
偏心因子的定义是JIgPr
C-igPrs（简单流体）-IgPrs（该流体）Tr47
r—■o
TV.7，其含义是
7.
正丁烷的偏心因子=0.193，临界压力Pc=3.797MPa则在Tr=0.7时的蒸汽压为Ps=Pc1om=0^MPa。
8.
9.
二元混合物的焓的表达式为H=汕1+X2H2+少衫2,则
—2—2
H1=H1讼2；H2=H2+商（由偏摩尔性质的定义求得）
某二元混合物的中组分的偏摩尔焓可表示为H1"1+b1X2和H2=a2+b2X12，则
10.
bi与b2的关系是b^bi。
等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系
xidInYi+x2dln^-O。
计算题
设有一含20%（摩尔分数）A,35%B和45%C勺三元气体混合物。
已知在体系压力6079.5kPa及348.2K下混合物中组分A,B和C的逸度系数分别为0.7,0.6和0.9,
解：
1.
试计算该混合物的逸度。
由混合物逸度系数与组分分逸度系数的关系知
IntyiIn呀
i
=y1In嗚+y2In+y3In鷲
In%
=0.21nO.7+0.35In0.6+0.45In0.9=-0.2975
=0.7427
fm=p%=6079.5"03x0.7427=4515.2（kPa）
2.已知40C和7.09MPa下，二元混合物的Inf=.96-0.235为（f:
mPa）,求（a）X1=0-2时的?
?
2;（b）f1,f2
In—
站丿
解：
（a）
?
=弹nInf）1
L引1」T,P,n2
-e1.725^=1.12MPa
=d（1.96n—0.235n1）=1.96-0.235=1.725
dm
（b）lnf1=lnf
同样得
同样得?
2=e1.96X2=5.68MPa为*」".96-0.23—1.725，所以f-e1.725
Inf^=1.96，所以f2=e
1.96
3.已知苯
（1）—环己烷
（2）
V=109.4-16.8X4-2.64X2
液体混合物在303K和101.3kPa下的摩尔体积是
（cmmol-1）,试求此条件下的（a）V1，V2。
d（109.4n-16.8n1-2.64n1/n）心八u*c—2==92.6-5.28x1—2.64x1
dni
解:
（a）L和1」
-J包匕）l=処込輕二竺沁L）=109.4+2.64x12
_「，P,n2
L&2丄,P,n1
dn2
4.设已知乙醇
（1）-甲苯
（2）t=45°C，p=24.4kPa，X1=0.300，饱和蒸汽压为piSa^23.06kPa，的假设，求
二元体系在某一气液平衡状态下的实测数据为y1=0.634，并已知组分1和组分2在45C下的P『=10.05kPa。
试采用低压下气液平衡所常用
（1）
（2）
（3）
（4）
液相活度系数丫1和Y
液相的G/RT‘
液相的△G/RT;
与理想溶液想比，该溶液具有正偏差还是负偏差？
解：
（1）低压下的气液平衡计算常假设气相为理想气体，此时有
（1）
1=P%/pisatx^（24.4X0.634）/（23.06X0.300）=2.236
丫2=py2/p；atX2=（24.4X0.366）心0.05咒0.700）=1.269
（2）用活度系数可将超额Gibbs自由能表示为
GE/RT=SxiInYj=x-iIn片+x2InJ
i
将式
（1）,
（2）值带入式（3）,得
G/RT=0.408
（3）超额Gibbs自由能的定义为
G£=△—△Gd
凸Gid/RTxiInX=x-iInx^,+x2Inx2
i
也G/RT=gE/RTtAG’d/RT=gE/RT+洛1nx1+x21nX2（6）
代入数值计算后得
AG/RT=-0.203
由于活度系数
%丫2均大于1,故与理想溶液想比，该溶液具有正偏差。
5.某人称其设计了一台热机，该热机消耗热值为42000kJ-kg-1的燃料30kgH,可以产生的输出功率为170kW该热机的高温与低温热源分别为670K和330K试判断此热机是否合理。
解：
从已知的条件，我们可以计算出该热机的效率，以及卡诺热机的效率，然后比较两者的大小。
W170
=W=——170_=0.486
Q42000x30
热机的效率
3600
卡诺热机效率
卡诺热机是效率最高的热机，显然该人设计的热机不合理。
6.如果空气绝热节流膨胀，从2100kPa降到100kPa不做任何功。
若传热以及位能和动能变化均可忽略，试提出一些假设，确定此过程所产生的功损失。
解：
假设环境温度Tp25+273.15=298.15（K,并假定空气为理想气体。
绝热节流膨胀，Q=0，^H=0，^T=0,所以过程的熵变为
△S=—Rln（pJp1）=-8.314ln（100/2100）=25.312（kJ/（kmol-K）若忽略传热以及位能和动能的变化，此过程所产生的功损失为
WL=To△S—Q=298.15X25.312—0=7.547X104（kJ/kmol）
7.求将室温空气由常压压缩至0.6MPa的有效能为多少？
假设环境温度为298K。
解：
若假设空气为理想气体，则压力对焓变化无影响，压力对熵变化为
P
△S=-Rln——
P。
P
=B-B0=B=Ah-T0AS=0-T0iS=RT0In一
则有效能变化P0
二8.31^9…罟=4439.Jm『
巴_Qc
■Ws
若环境温度T0=27C,
在下列条件工作：
蒸
20C,冷凝过冷5C。
8.为使冷库保持-20r,需将419000kJ/h的热量排向环境,试求理想情况下每小时所消耗的最小功和排向大气的热量。
-丄=273一20=5.38解：
T0-Tc27-（-20）
Ws=当=419000=77838kJ/h
©5.38
Qo=-Qc-Ws=*19000-77838=-496838kJ/h
9.有一氨压缩制冷机组，制冷能力Q为4.0X104KJ•h-1,发温度为-25r,进入压缩机的是干饱和蒸汽，冷凝温度为试计算：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
单位重量制冷剂的制冷能力;每小时制冷剂循环量；冷凝器中制冷剂放出热量；压缩机的理论功率；
理论制冷系数。
解：
首先在P—H图（或T—S图）上按照已知条件定出各状态点。
查得H1=1430KJ-kg-1
H2=1680KJ-kg-1
冷凝出来的过冷液体（过冷度为5r）状态3’的决定：
假设压力对液体的焓值几乎没有影响，从状态3沿着饱和液体线向下过冷5r,找到3“,用此点的焓值近似代替3'的焓值，由于过冷度是有限的，实际上3'和3"很接近，不会造成太大的偏差。
3“-4仍为等焓膨胀过程，
H3'=H4=270kJ•kg-1
制冷能力q0=H-H4=143O-27O=116OKJ-kg-1
Q04咒1044
G=—==34.5kgh
制冷剂循环量q。
1160
冷凝过程即2-3:
放出热量Q=（HrH2）G=34.5（270-1690）=-48645KJ-h-1
3600
N=G（H2-H1）=34.5（1680-1430）=240kW
压缩机功率3600
竺=464
制冷系数H2-Hj1680-1430250
10.某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为—25C,冷凝器内的压力为1180kPa,假定氨进入压气机时为饱和蒸气，而离开冷凝器时是饱和液体，如果每小时的制冷量为167000kJ，求
（1）所需的氨流率；
（2）制冷系数。
此氨制冷循环示于右图所示T-S图上。
（1）查的T-S图，得H=1648kJ/kg，
H=1958kJ/kg，H3=H=565kJ/kg
位质量制冷剂的制冷量为
—H=1648—565=1083（kJ/kg）
的氨流率为
单位质量的制冷能力；每小时制冷剂循环量；在冷凝器中制冷剂放出的热量;压缩机的理论功率；
理论制冷系数。
11.有一制冷能力为Q=41800kJ/h的氨压缩机，在下列条件下工作：
蒸发温度t0=—15C,冷凝温度tk=+25C,过冷温度t=+20C,压缩机吸入的是干饱和蒸气，试计算
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
H5=514.6kJ/kg。
因节流前后焓值不变，则"=H5=514.6kJ/kg单位质量的制冷能力为
q0=H—耳=1664—514.6=1149.4（kJ/kg）
每小时制冷剂循环量为
解：
状态点1为一15C的干饱和蒸气，由氨的温熵查得Hi=1664kJ/kg。
由t1=—15C饱和汽线上该状态点（沿等熵线垂直向上）与t=30C对应的饱和压力p3=10x105Pa线相交，查得H2=1866kJ/kg。
状态点5为20E的过冷液体，查20E的饱和液体得
（1）
Qo_41800
G=q01149.4=36.37（kg/h）
在冷凝器中制冷剂放出的热量为
Q=G（气—Hb）=36.77x（514.6—1866）=—49691（kJ/h）
（4）压缩机的理论功率为
N=G（H2—Hl）=36.37x（1866-1664）
（5）理论制冷系数
12.乙醇
（1）-甲苯⑵体系的有关的平衡数据如下T=318KP=24.4kPa、
积分得
（d）不能得到活度系数，因为没有GE的表达式。
（e）由于甘＞0,故为正偏差溶液。
13.在常压和25r时，测得X1=0.059的异丙醇
（1）-苯⑵溶液的汽相分压（异丙醇的）是1720Pa。
已知25r时异丙醇和苯的饱和蒸汽压分别是5866和
13252Pa（a）求液相异丙醇的活度系数（对称归一化）；（b）求该溶液的GE。
丫1
解：
由py1=p1Sx1Y1得
Py1
101325yi
1720
-P1SX10.059X58660.059x5866
光2=——=
同样有：
P2sx2（1-0.059><13252qE
——=x1In耳+X2In丫2=0.059XIn5+0.941xIn8a：
2RT
”gE=2x8.314x298.15=4957.6J，mol」
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