化工热力学考试题目8.docx

1、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。 2Pitzer提出的由偏心因子计算第二维里系数的普遍化关系式是（ ）。 AB = B0B1 BB = B0 + B1 CBPC/（RTC）= B0 +B1 DB = B0 + B 3下列关于GE 关系式正确

2、的是（ ）。 A. GE = RT Xiln Xi B. GE = RT Xiln a i C. GE = RT Xiln i D. GE = R Xiln Xi 4下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ ）。 A. Gi i B. dGi VidP SidT nG C. Gi ni T,P,nj i nG D. Gi ni T,nV,nj i s Py P ixi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.

3、 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（ A0 B1 C2 D3 ） 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（S环）可逆 （S环）不可逆 B. （S环）可逆 （S环）不可逆 C（S环）可逆 = （S环）不可逆 D（S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H 。 A. 0；

4、 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. f fi； fi0 ； D. lnf xilnf xi 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

5、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，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

6、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

7、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P0时，组分i的逸度系数 i等于 11Wilson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。

8、 ( ) 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( ) v f l,fv fl,fv fl。 ( ) 5混合物体系达到汽液平衡时，总是有fiiii 四、简答题 1写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式；当流体流经泵和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(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

9、.0MPa，400的过热蒸汽（H1=3174 kJkg，S1=6.535 kJkgK）在稳流过程中经透平膨胀到0.004MPa、干度x=0.9。（已知0.004 MPa下Hg=2554 kJkg，Sg=8.4808 kJkgK，HL=120 kJkg，SL=0.4177 kJkgK）。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 。 （2）如该透平的热损失为5 kJkg -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 。 2（ 8分）在298K和0.1MPa下二元系焓变 H 20.9x1x2(2x1

10、 x2) 已知 H1 418J/mol x为摩尔分数 以T，p 下纯组分焓为基准， H2 627J/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/RT x1x2 式中： 单位为Pa, Gf2*， E :J mol 1, 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PA 800mmHg，22 ，ln B xA

11、，问： PBS 600mmHg，液相活度系数ln A xB （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ln A 6 xB，导出ln B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 10； 2真实气体，理想气体； 3 i 4 1 ia i fi fi id fi xifi T2 1 ； 5Wid (H2 H1) T0(S2 S1)， Ex Wid (H2 H1) T0(S2 S1)； 6Gibbs-Duhem； 7不可逆

12、性； 8完全可逆； 9大； 101； 11无热； 12混合； 13Tr，Pr， 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 u g z Q Ws 2 (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 u 0，g z 0；因此，稳流系统热力学第一定律可化简为： H Q 2 12 u 0，2 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 g z 0；即： H Q Ws 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

13、为： H Ws 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）H2 HL (1 x) Hg x 120 0.1 2554 0.9 2310.6KJ Kg 1 S2 SL (1 x) Sg x 0.4177 0.1 8.4808 0.9 7.6745KJ Kg 1 K 1 Q 0 St S体S2-S17.674 56.5351.139KJ5 Kg 1 K 1 Ws H2310.6 3174 863.4KJ Kg 1 Wid H T0 St（2310.6 3174） 298 1.1395 1203KJ Kg 1 WL T0 St 298 1.1395 3

14、39.6KJ Kg 1 Ws863.4 100% 71.8% Wid1203 Q环5 （2） S环 0.0168KJ Kg 1 K 1 T0298 St S体 S环1.1395 0.01681.1563KJ Kg 1 K 1 Ws H-Q 863.4 5 858.4KJ Kg 1 WL T0 St 298 1.1563 344.6KJ Kg 1 Wid 1203KJ Kg 1 Ws858.4 100% 71.4% Wid1203 2解： H 20.9x1x2(2x1 x2) 20.9(x1(1 x12)d H 20.9(1 x12) x1( 2x1) 20.9(1 3x13)dx1 1 H (

15、1 x1) d H 20.9(1 3x13) (1 x1)(20.9)(1 3x12)dx1 20.9(2x13 3x12 1) d H223 2 H x1 20.9(1 x1) x1(20.9)(1 3x1) 41.8x1 dx1 1 lim 1 20.9J/mol x1 0 1 H1 1 418 20.9 438.9J/mol 2 lim 2 41.8J/mol x2 0 2 H2 2 627 41.8 668.8J/mol nGERT 3解：（1）由于 ln i ni T,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 1 M x2 二元截矩公式为： 2 M x1 E d

16、(GE )G ln x12 则： RTdx2 E d(GE )G ln 2 x1 RTdx1 dM dx2 dMdx1 2 ln 1 x2 将G/RT x1x2代入上式，整理得： 2 ln x1 2 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 A 1, B 1，所以为最高恒沸点 2（3）ln B 6 xA 1 C 2 A 3 C 4 D 5 A 6 C、 C 7 C 8 B 9 A 10 B 11 A 13 A 二、填空题 1 2 错 3 Tr Pr 4 饱和液体 5 t tC 6 对 7 液 8. 焓、 熵、内能 9 11.5

17、 10 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(ln 1) x2d(ln 2) 0 1分 x1 d(ln 1)d(ln 2)d(ln 1) x2 (1 x2) x2(5 6x2)1分 1分 而 x1 dx2dx2dx2d(ln 2) x2 (1 x2)(6x2 5) 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）

18、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+12=5分 Wid H T0 S Wid,1 (104.89 2684.9) 298 (0.3674 5.4924) 1052.8KJ/Kg Wid,2 (104.89 2792.2) 298 (0.3674 6.4448) 876.3KJ/Kg（2） 3+12=5分 Q H Q1 (104.89 2684.9) 2580.1.8KJ/Kg Q2 (104.89 2792.2)

19、 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fi fi L g 即 i xi PiS P yi 3分 （2） n(GE/RT) ln i 2分 n i T,P,nJ E 而G/RT 0.735 x1 x2 0.735 n1 n2 1分 n2 2 ln 1 0.735x2 ln 2 0.735x12 1+1=2分 （3） S P P y1 P y2 1 x1 p1S 2 x2 p2 169.49e 0.735(1 x1)2 x1 81.3e 0.735x12 x2 1.5+10.53分 150.695(Kpa) p 150.695(Kpa) P y1 1 x1 p1S y1 1 x1 p1SP 0.676 2分 y1 e 0.735x2 x1 p1s /p=0.676 3、解：（1）H3 = H4=270kJkg-1 制冷能力 q0=H1-H4=1430-270=1160KJkg-1 （3分） Q04 104 制冷剂循环量 G 34.5kg h 1 （2.5分） q01160 （2）冷凝过程即23，放出热量Q=G(H3H2)=34.5(270-1690)= - _KJh-1 （ 2.5