化工热力学考试复习题.docx
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化工热力学考试复习题
化工热力学考试复习题
化工热力学标准化作业一
一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）
1、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。
2、当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。
3、由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z＜1。
4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。
5、在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。
6、纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零，
7、气体混合物的virial系数，如B、C…，是温度的函数。
8*、virial方程和RK方程既可以应用于汽相，又可以用于液相。
9*、在virial方程中，virial系数反映了分子间的相互作用。
10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。
二、填空题
1、T温度下的过热纯蒸气的压力p_____ps（T）。
2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_____（吉氏函数）、__________（Claperyon方程）。
它们（能/不能）推广到其它类型的相相平衡。
3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为___________、__________。
4、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是______的（相同／不同）；
2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内，钢弹浸于温度为65℃的恒瘟水浴中，试分别用下述方法计算氨的压力。
（1）理想气体状态方程；
（2）RK方程；（3）Pitzer普遍化方法。
已知氨的临界常数为Tc=405.6K，pc=11.28MPa,Vc=72.5cm3/mol，ω=0.250。
RK方程中a=0.42748R2Tc2.5/pc，b=0.08664RTc/pc。
Virial方程中B（0）=0.083－0.422/Tr1.6；B
（1）=0.139－0.172/Tr4.2。
解：
3、试分别用下列三种方法求出400℃、4.053MPa下甲烷气体的摩尔体积。
（1）用理想气体方程；
（2）用RK方程；（3）用Virial方程截断式（1-38），其中的第IIVirial系数用Pitzer的普遍化关联式（1-42、1-43）计算。
解：
4、将压力为2.03MPa．温度为477K条件下测量的
的
压缩到
，若温度为448.6K，则其压力为若干?
分别用下述方法计算：
（1）VanderWaals方程；
（2）Redlich-Kwong方程；（3）Peng-Robinson方程；（4）普通化关系式。
解：
5、试用下列方法计算473.15K、1.013MPa的异丙醇蒸气V与Z值。
已知异丙醇的Virial系数实验值
、
。
（1）理想气体状态方程；
（2）
；（3）
解：
6、在50℃、60.97MPa时由0.401（摩尔分率）的氮气和0.599（摩尔分率）的乙烯组成混合气体，试用下列4种方法计算混合气体的摩尔体积。
已知实验数据求出的
。
（1）理想气体方程；
（2）Amagat定律和普遍化压缩因子图；（3）虚拟临界常数法（Kay规则）；（4）截至第II项的Virial方程。
解：
7、试估算氨在293K下蒸发前后体积的变化量。
已知：
氨在293K下的蒸气压为
。
解：
8、估算150℃时乙硫醇的液体摩尔体积。
已知实验值为
。
乙硫醇的物性为
、
、
，
。
20℃时乙硫醇的饱和液体密度为
。
解：
9、已知正常流体的饱和燕气压可以用经验方程：
表示，其中p的单位为MPa，T的单位是K，试推导出该流体偏心因子表达式。
化工热力学标准化作业二
一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）
1、热力学基本关系式dH=TdS+Vdp只适用于可逆过程。
2、当压力趋于零时，M（T,p）-Mig（T,p）≡0（M是摩尔容量性质）。
3、纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，dG=RTdlnf。
4、当p→0时，f/p→∞。
5、吉氏函数与逸度系数的关系是G（T,p）－Gig（T,p=1）=RTlnφ。
6、对于一均相系统，
等于Ｒ。
二、填空题
1、一气体符合p（V-b）=RT的状态方程从V1等温可逆膨胀到V2，则系统的ΔS为_____。
2、理想气体状态的逸度系数等于_____。
3、以吉布斯函数表示的汽液平衡准则是__________。
4、以逸度表示的纯物质的汽液平衡准则是__________。
5、以逸度系数表示的纯物质的汽液平衡准则是__________。
三、计算题
1、压力是3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的容器中，需要导出多少热量方可使一半的蒸汽冷凝（可忽视液体水的体积）？
已知水的性质表。
解：
2、
（1）分别用PR方程和三参效对应状态原理计算，312K的丙烷饱和蒸气的逸度；
（2）分别用PR方程和三参数对应态原理计算312K、7MPa丙烷的逸度；（3）从饱和气相的逸度计算312K、7MPa丙烷的逸度。
设在1～7MPa的压力范围内液体丙烷的比容为
，且为常数。
解：
3、试用普遍化方法计算丙烷气体从378K、0.507MPa的初态变化到463K、2.535MPa的终态时过程的
和
值。
已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为：
，式中T用K表示，
表示。
解：
4、试用Virial方程截断式（1-39）推导出描述某气体的
、
与
的表达式。
解：
5、选择合适的普遍化关联方法计算1kmol丁二烯-1,3从2.53MPa，127℃压缩到12.67MPa、227℃时的
、
和
。
已知：
丁二烯-1,3的
、
、
，理想气体的等压热容
解：
化工热力学标准化作业三
一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）
1、偏摩尔体积的定义可表示为
。
2、对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。
3、对于理想溶液所有的超额性质均为零。
答：
4、系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。
5、理想气体有f=p，而理想溶液有
。
6、温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总内能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。
7、因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上
与压力无关。
8、纯流体的汽液平衡准则为
。
9、混合物系统达到汽液平衡时，总是有
，
，
。
10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。
4-10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。
11、符合Lewis-Randall规则的溶液称为理想稀溶液。
12、符合Henry规则的溶液称为理想溶液。
二、填空题
1、已知某二元系统的
则对称归一化的活度系数
是____________。
2、由混合物的逸度的表达式
知，
的状态为系统温度、p=_____的纯组分i的理想气体状态。
3、常温、常压下二元液相系统的溶剂组分的活度系数为
（α，β是常数），则溶质组分的活度系数表达式是
_________________。
4*、偏摩尔性质的定义式为___________，其含义为_____________________________。
5、若溶液性质（M）为lnf，则其偏摩尔性质（
）为______，二者间的关系式
为_______________________。
6、若溶液性质（M）为lnΦ，则其偏摩尔性质（
）为______，二者间的关系式
为_______________________。
7、若溶液性质（M）为GE/RT，则其偏摩尔性质（
）为______，二者间的关系式
为_______________________。
8、超额性质的定义是___________________________________。
9、当M=V，U，H，Cv，Cp时，△Mig=_____。
10、当M=S时，△Mig=_________________。
11、当M=A，G时，△Mig=_________________。
12、在温度、压力一定时，二元混合物的偏摩尔性质可以用摩尔性质来表达，分别是
=_________________；
=_________________。
三、计算题
1、298.15K，若干NaCl（B）溶解于1kg水（A）中形成的溶液的总体积的关系为Vt=1001.38+16.625nB+1.773nB3/2+0.119nB2（cm3）。
求nB=0.5mol时，水和NaCl的偏摩尔体积
。
解：
2、常压下的三元气体混合物的
，求等摩尔混合物的
。
解：
3、三元混合物的各组分的摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。
解：
4、采用合适的方法和合理的假设计算下列甲醇
（1）－水
（2）系统的组分逸度（a）p=10325Pa，T=81.48℃，y1=0.582的汽相；（b）p=10325Pa，T=81.48℃，x1=0.2的液相。
已知Antoine方程lnps=A－B/（C+T），甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=－40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=－45.47。
液相符合Wilson方程，其模型参数是Λ12=0.43738，Λ21=1.11598。
解：
5、采用合适的方法和合理的假设计算p=16.39kPa，T=308.15K时下列甲醇
（1）－水
（2）系统的组分逸度（a）y1=0.7559的气体混合物；（b）x1=0.3603的液体混合物。
已知Antoine方程lnps=A－B/（C+T），甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=－40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=－45.47。
液相符合Wilson方程，其模型参数是Λ12=0.43738，Λ21=1.11598。
解：
6、已知环己烷
（1）-苯
（2）系统在40℃时的超额吉氏函数是GE/RT=0.458x1x2和p1s=24.6，p2s=24.3kPa，求γ1，γ2，
，
。
解：
7、在T、P为常数时，曾有人推荐用下面一对方程来表示二元系偏摩尔体积数据：
式中：
a、b只是温度和压力的函数，试问从热力学角度考虑，上述方程是否合理？
解：
8、在293.2K，0.1013MPa时，乙醇
（1）-水
（2）所形成的溶液，其体积可以用下式表示：
将乙醇和水的偏摩尔体积表示为浓度x2的函数，纯乙醇，纯水的摩尔体积和无限稀释下两者的体积。
解：
9、某二元溶液的过量Gibbs函数模型为GE/RT=Ax1x2,其中A仅为温度的函数，试求
（1）基于Lewis－Randall规则的活度系数模型；
（2）溶液的组分逸度模型；（3）lnfL模型。
解：
化工热力学标准化作业四
一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）
1*、一个由N个组分组成的汽液两相系统，在一定的温度、压力下达到平衡，则该两相平衡系统的基本的强度性质变量为N个。
2、在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
3、能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。
4*、Gibbs-Duhem方程是混合物中各组分的偏摩尔性质的约束关系，不仅能检验偏摩尔性质的模型，而且，在相平衡数据的检验和推算中也有很重要的作用。
5*、混合物的相变过程与纯物质的情形有所不同，如在等压条件下，混合物的相变过程一般是变温过程，而纯物质是等温过程。
6、在二组分汽液两相平衡系统中，若真实系统偏离理想系统的程序较大，以致于在泡点线上产生极值点，称为沸腾点。
二、填空题
1、二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的温度和压力下，组分1的逸度系数等于0.9381，组分2的逸度系数等于0.8812，则此时混合物的逸度系数为______。
2、关系式
适用的条件是______________________________。
3、关系式
适用的条件是___________________________________。
4、关系式
适用的条件是___________________________________。
5、汽液平衡数据的一致性检验的方法一般有两种，即_______________和_______________。
化工热力学标准化作业五
一、填空题
1、在敞开系统中，根据能量守恒原理，进入系统的能量=离开系统的能量+__________。
2、系统与环境交换的总功包括轴功和_____。
流动功。
3、轴功是指_____________________________________________；流动功是指________________________________________。
4、熵增原理的内容是__________________________________________________。
5、稳定流动状态指的是__________________________________________________。
二、计算题
1、某厂有一输送92℃热水的管道，由于保温不良，致使用时水温下降至67℃，试求水温降低过程的热损失与损耗功。
设环境温度为25℃，已知水的定压热容为4.1868kJ/kg·K。
解：
2、某厂有一输送90℃热水的管道，由于保温不良，致使用时水温下降至70℃，试求水温降低过程的热损失与损耗功。
设环境温度为25℃，已知水的定压热容为4.1868kJ/kg·K。
解：
3、某理想气体（分子量为28）在1089K、0.7091MPa下通过一透平机膨胀到0.1013MPa，透平机的排气以亚音速排出。
进气的质量流量为
，输出功率为4.2kW，透平机的热损失为
。
透平机进、出口连接管的内径为0.0160m，气体的热容为
（设与压力无关）。
试求透平机排气的温度及速度。
4、求海水淡化最小功。
原料为含
3.5%的海水，产品为纯水，温度都是室温25℃，已知实验测得25℃海水和纯水饱和蒸气压分别3098.1Pa和3167.2Pa，海水的渗透压为3049.9kPa。
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