化工热力学考试题目8.docx
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化工热力学考试题目8
化工热力学考试题目8
化工热力学考试题目8
单项选择题
本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表：
1．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.获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。
E.应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。
2．Pitzer提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是（）。
A．B=B0ωB1B．B=B0ω+B1C．BPC/（RTC）=B0+ωB1D．B=B0+ωB3．下列关于GE关系式正确的是（）。
A.GE=RT∑XilnXiB.GE=RT∑XilnaiC.GE=RT∑XilnγiD.GE=R∑XilnXi4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（）。
A.Gii
B.dGiVidPSidT
nGC.Gi
niT,P,nji
nG
D.Gi
niT,nV,nji
s
PyPixi的适用的条件（ii5.汽液平衡关系
）
A无限制条件B理想气体和非理想溶液
C理想气体和理想溶液D非理想气体和理想溶液
6．泡点的轨迹称为（），露点的轨迹称为（），饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为（）。
A.饱和汽相线，饱和液相线，汽液共存区B.汽液共存线，饱和汽相线，饱和液相区
C.饱和液相线，饱和汽相线，汽液共存区7．乙醇-水在101.3KPa下共沸体系，其自由度为（
A．0
B．1C．2
D．3
）
8．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，此二过程环境熵变存在（）。
A．（ΔS环）可逆（ΔS环）不可逆B.（ΔS环）可逆（ΔS环）不可逆C．（ΔS环）可逆=（ΔS环）不可逆D．（ΔS环）可逆=0
9．如当地冷却水温度为常年18℃，则氨制冷循环的冷凝温度应选
A.18℃；B.8℃；C.28℃；D.48℃。
10．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔH。
A.0；B.=0；C.0；D.不确定。
11．混合气体的第二维里系数A.T和P的函数B.仅为T的函数C.T和组成的函数D.P和组成的函数12．有效能衡算的依据是。
A.热力学第一定律；B.热力学第二定律；C.热力学第三定律；D.热力学第一、二定律。
13．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是。
A.f
id
x
i
fi；B.ffi；
fi0
；D.lnfxilnfxi
C.lnf
xiln
14．纯物质临界点时，对比温度Tr。
A.＝0；B.1；C.1；D.=1。
15．当潜水员深海作业时，若以高压空气作为呼吸介质，由于氮气溶入血液的浓度过大，会给人体带来致命影响（类似氮气麻醉现象）。
根据下表中25℃下溶解在水中的各种气体的亨利常数Ｈ，你认为以（）和氧气的混和气体为呼吸介质比较适合？
A氦气B二氧化碳C．乙烷D．甲烷16．下列哪个条件不符合蒸汽压缩制冷循环制冷剂的选择要求（）。
A.沸点低B.冷凝压力低C.汽化潜热大D.较低的临界温度17．在T-S图上，绝热可逆过程工质的状态总是沿着进行的。
A.等焓线；B.等熵线；C.等干度线；D.等压线。
18．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。
二、填充题（每空1分，共15分）
1．纯物质P-V图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于__________。
2．剩余性质是指在相同的温度和压力下与热力学性质之差。
3．溶液中组分i的活度系数的定义是
i=________________________。
4．高温热源（温度为T1）与低温热源（温度为T2）构成的热机的最大热机效率
_______________。
5．某高温高压气体（焓值为H1，熵值为S1）做功后其焓值变为H2，熵值变为S2，环境温
度为T0，则该过程的理想功Wid；有效能变化Ex
6．检验汽液平衡数据可靠性的基本公式为方程。
7．稳流体系熵方程中熵产生是体系内部
8．理想功是指体系的状态变化在一定的环境条件下，按过程进行时所产生的
最大功或必须消耗的最小功。
9．在相同始态与相同终态压力下，等熵膨胀引起的温度降低比等焓膨胀的引起的温度降低
要。
10．在真实气体混合物P→0时，组分i的逸度系数i等于
11．Wilson提出的G模型是以溶液为基础，并用局部体积分率代替总体
E
平均体积分率而得来的。
12．真实气体混合物的PVT性质=纯气体的PVT关系式+规则。
13．三参数对比状态原理中，三参数是指。
三、判断题（请在正确的题后括号内画“√”,错误的画“×”）
1．维里系数的物理意义是代表物质极性的大小。
（）2．对于理想混合物，H,G,V均为零。
（）
3．对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry规则，则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall规则。
（）
4（）
vfl,fvfl,fvfl。
（）5．混合物体系达到汽液平衡时，总是有fiiii
四、简答题
1．写出①稳定流动系统热力学第一定律的一般形式；②当流体流经泵和③流经换热器时系统热力学第一定律的简化形式。
2．完成相平衡体系求解过程框图。
假设体系为部分理想系，已知总压及液相各组成，求该体系温度及汽相组成（ξ为某一有限小数）。
，饱和蒸汽中纯组分i的逸度系数解：
汽相中组分i分逸度系数ii
V
S
-1
T，yi
五、计算题
1．（10分）6.0MPa，400℃的过热蒸汽（H1=3174kJkg，S1=6.535kJkgK）在稳流过程中经透平膨胀到0.004MPa、干度x=0.9。
（已知0.004MPa下Hg=2554kJkg，Sg=8.4808kJkgK，HL=120kJkg，SL=0.4177kJkgK）。
T0=298K。
（1）如该透平是绝热的，求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η。
（2）如该透平的热损失为5kJkg
-1汽
-1
-1
-1
-1
-1
-1-1
-1
终态不变。
求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η。
2．（8分）在298K和0.1MPa下二元系焓变
H20.9x1x2（2x1x2）
已知H1418J/mol
x为摩尔分数以T，p下纯组分焓为基准，
H2627J/mol
求：
（1）1，2；2）无限稀释偏摩尔值1，2；（3）1，2
3．（8分）某二元溶液，Lewis-Randall规则标准态的超额Gibbs自由能可由下式给出：
两纯组元逸度分别为f1*和为常数，GE/RTx1x2式中：
单位为Pa,Gf2*，
E
:
Jmol1,
T：
K,求：
以Lewis-Randall规则为标准态的活度系数1与2的表达式。
S4、（14分）纯液体A与B形成部分理想体系，在90℃时蒸气压力为PA800mmHg，22
，lnBxA，问：
PBS600mmHg，液相活度系数lnAxB
（1）与30%（mol）A及70％（mol）B的液相混合物平衡的蒸汽总压为多少？
（2）能否生成共沸物？
如生成的话，恒沸点是最高点还是最低点？
为什么？
2
（3）如已知lnA6xB，导出lnB的组成函数表达式
参考答案
一、单项选择题
本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表：
二、填充题
1．0；2．真实气体，理想气体；3．i4．1
ia
i
fi
fi
id
fi
xifi
T2
1；
5．Wid（H2H1）T0（S2S1），ExWid（H2H1）T0（S2S1）；6．Gibbs-Duhem；7．不可逆性；8．完全可逆；
9．大；10．1；11．无热；12．混合；13．Tr，Pr，ω
四、简答题
1．答：
稳定流动系统的热力学第一定律表达式为：
H
12
ugzQWs2
（1）流体流经换热器传质设备
Ws=0；另外，考虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势能项可以忽略，即
12
u0，gz0；因此，稳流系统热力学第一定律可化简为：
HQ2
12
u0，2
流体流经泵、压缩机、透平等设备
在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焓变相比较，可以忽略，即
gz0；即：
HQWs
若这些设备可视为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进
一步可化简为：
HWs
1，1
2．组分i在汽相分逸度系数ii
V
S
输出T，yi
五、计算题
1．解：
（1）H2HL（1x）Hgx1200.125540.92310.6KJKg
1
S2SL（1x）Sgx0.41770.18.48080.97.6745KJKg1K1
Q0StS体＝S2-S1＝7.67456.53＝51.139KJ5Kg1K1
Ws＝H＝2310.63174＝863.4KJKg1
WidHT0St＝（2310.63174）2981.1395＝1203KJKg1WLT0St2981.1395339.6KJKg1
Ws863.4
100%71.8%Wid1203
Q环5
（2）S环＝＝0.0168KJKg1K1
T0298
StS体S环＝1.13950.0168＝1.1563KJKg1K1Ws＝H-Q＝863.45858.4KJKg1
WLT0St2981.1563344.6KJKg1
Wid＝1203KJKg1
Ws858.4
100%71.4%Wid1203
2．解：
H20.9x1x2（2x1x2）20.9（x1（1x12））dH
20.9（1x12）x1（2x1）20.9（13x13）dx1
1H（1x1）
dH
20.9（13x13）（1x1）（20.9）（13x12）dx1
20.9（2x133x121）
dH223
2Hx120.9（1x1）x1（20.9）（13x1）41.8x1
dx1
1lim120.9J/mol
x10
1H1141820.9438.9J/mol2lim241.8J/mol
x20
2H2262741.8668.8J/molnGERT
3．解：
（1）由于lni
niT,p,nj
故：
对于二元混合物，可以使用二元截矩公式计算活度系数
1Mx2二元截矩公式为：
2Mx1
E
d（GE
）G
lnx12
则：
RTdx2
E
d（GE）G
ln2x1RTdx1
dM
dx2dMdx1
2
ln1x2
将G/RTx1x2代入上式，整理得：
2
lnx12
E
4、
（1）P=851.3mmHg
（2）根据相对挥发度在两端一个大于1，一个小于，所以存在恒沸点，又根据A1,B1，所以为最高恒沸点
2（3）lnB6xA
1．C2．A3．C4．D5．A6．C、C7．C8．B9．A10．B11．A13．A
二、填空题1．
2．错3．TrPrω4．饱和液体5．ttC6．对7．液8.焓、熵、内能9．11.510．11.减少12.错
三、分析说明题（11分）第1题5分、第2题6分
1、如果该模型合理，则应满足G-D方程x1d（ln1）x2d（ln2）01分
x1
d（ln1）d（ln2）d（ln1）
x2（1x2）x2（56x2）1分1分而x1
dx2dx2dx2d（ln2）
x2（1x2）（6x25）1分该模型合理1分dx2
x2
2、
（1）夏天从低温热源（房间）将热量移到高温热源（环境）以实现制冷的效果，（1分）该过程是不能自发进行的（1分）。
而借助空调消耗电功，则制冷循环就可自发进行了，即可将热量从低温热源移到高温热源。
（1分）
（2）冬天从低温热源（环境）将热量移到高温热源（房间）以实现供热的效果，（1分）该过程是不能自发的（1分）。
而借助空调消耗电功，则热泵供热循环就可自发进行了。
（1分）
。
四、计算题（共39分）（每题13分）
1.
（1）3+1×2=5分
WidHT0S
Wid,1（104.892684.9）298（0.36745.4924）1052.8KJ/KgWid,2（104.892792.2）298（0.36746.4448）876.3KJ/Kg
（2）3+1×2=5分
QH
Q1（104.892684.9）2580.1.8KJ/KgQ2（104.892792.2）2687.3KJ/Kg
（3）高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。
高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽弱，因此用低压蒸汽作为工艺加热最恰当，并可减少设备费用。
1.5+1.5=3分
2、
（1）汽液平衡式fifi
L
g
即ixiPiSPyi3分
（2）
n（GE/RT）
lni2分
niT,P,nJ
E
而G/RT0.735x1x20.735
n1n2
1分n2
2
ln10.735x2
ln20.735x121+1=2分
（3）
S
PPy1Py21x1p1S2x2p2
169.49e
0.735（1x1）2
x181.3e
0.735x12
x2
1.5+1＋0.5＝3分
150.695（Kpa）
p150.695（Kpa）
Py11x1p1S
y11x1p1SP0.676
2分
y1e
0.735x2x1p1s
/p=0.676
3、解：
（1）H3=H4=270kJkg-1
制冷能力q0=H1-H4=1430-270=1160KJkg-1（3分）
Q04104制冷剂循环量G34.5kgh1（2.5分）
q01160
（2）冷凝过程即2→3，放出热量Q=G（H3－H2）=34.5（270-1690）=-__KJh-1（2.5
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