化工热力学试卷三套与答案

一．选择题（每题2分，共10分）1.纯物质的第二virial系数B（A）A仅是温度的函数B是T和P的函数C是T和V的函数D是任何两强度性质的函数2.T温度下的过冷纯液体的压力P（A。参考P－V图上的亚临界等温线。）A.TPsB.TPsC.=TPs3.二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的T，P下，8812.0ˆ,9381.0ˆ21，则此时混合物的逸度系数为。（C）A0.9097B0.89827C0.8979D0.90924.某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ，则流体的熵变（A）A.大于零B.小于零C.等于零D.可正可负5.Henry规则（C）A仅适用于溶剂组分B仅适用于溶质组分C适用于稀溶液的溶质组分D阶段适用于稀溶液的溶剂二、填空题（每题2分，共10分）1.液态水常压下从25℃加热至50℃，其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的焓变为（1882.75）J/mol。2.封闭体系中的1mol理想气体(已知igPC)，按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P2，则，等温过程的W=21lnPPRT，Q=21lnPPRT，U=0，H=0。3.正丁烷的偏心因子ω＝0.193，临界压力为pc＝3.797MPa，则在Tr＝0.7时的蒸汽压为（0.2435）MPa。4.温度为T的热源与温度为T0的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为Cp，则ExQ的计算式为(00(1)TxQpTTECdTT）。5.指出下列物系的自由度数目，(1)水的三相点0，(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡状态1三、简答题：（共30分）1.填表（6分）偏摩尔性质(Mi)溶液性质(M)关系式(iiMxM)iixfˆlnlnfiiixfxfˆlnlniˆlnlniixˆlnlnlniRTGEiiExRTGln2.有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积的模型是)1(),1(122211bxVVaxVV，其中V1，V2为纯组分的摩尔体积，a，b为常数，问所提出的模型是否有问题？（8分）解：由Gibbs-Duhem方程得，bVxVxa1122，a,b不可能是常数，故提出的模型有问题。3.写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。（5分）答：封闭系统的热力学第一定律：WQU稳流系统的热力学第一定律：sWQZguH2214.分析作外功的绝热膨胀后温度降低的原因，并在T-S图中示意。（6分）5..写出稳流体系的熵平衡方程，并指出各项的含义。（5分）答：0iijjQmSmSST产生入出四、试由饱和液体水的性质估算(a)100℃，2.5MPa和(b)100℃，20MPa下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下（15分）101325.0sPMPa，04.419slHJg-1，3069.1slSJg-1K-1,0435.1slVcm3g-1,0008.0dTdVTVslPcm3g-1K-1解：体系有关状态点如图所示所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由0008.0dTdVTVPSslpTcm3g-1K-1得101325.00008.03069.10008.00008.0PSPPdPSSPPssls或又745.00008.015.3730435.1dTdVTVTVTVPHslslPTcm3g-1得101325.0745.004.419745.0745.0PHPPdPHHPPssls或当P=2.5MPa时，S=1.305Jg-1K-1；H=420.83Jg-1；当P=20MPa时，S=1.291Jg-1K-1；H=433.86Jg-1。五、由气体状态方程p(V－b)＝RT（其中b是与温度无关的常数），推导剩余焓和剩余熵的表达式。（10分）解：bpdppRTbpRTdpTVTVHpppR00000dppRpRdpTVpRSpppR六、通过virial方程计算每克CO2在310K和0.81MPa时的体积。已知CO2的临界压力和临界温度分别为7.376MPa、304.2K，偏心因子为0.23。（10分）解：02.12.304/310rTPr＝0.81/7.376=0.108VT=100℃P=2.5MPaP=20MPaP=.101325MPaP3102.416.1066.704481.0310314.8965.0965.0)(10193.002.1172.0139.0326.002.1422.0083.0cmpMZRTVTpBBZBBwrr七、甲烷由98.06kPa，300K压缩后冷却到6.667kPa，300K。若压缩过程耗功1021.6kJ/kg，求（1）冷却器中需要移走的热量；（2）压缩冷却过程的损失功；（3）压缩冷却过程的理想功；（4）压缩冷却过程的热力学效率。环境温度为T0＝300k，已知：（15分）98.06kPa，300k时，H1＝953.74kJ/kg，S1=7.0715kJ/kg∙K6.667kPa，300k时，H2＝886.76kJ/kg，S2=4.7198kJ/kg∙K解：（1）kJ/kg6.10886.102174.95376.866sWHQ(2)kJ/kg09.383300/6.1088075.77198.4300)(012001TQSSTSTWt(3))075.77198.430074.95376.8660STHWid=-793.54kJ/kg(4)%7.776.102154.793sidWW一、单项选择题（每题1分，共30分）：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+ωB13．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（）。题号12345678910答案BCCDDCDBCD题号11121314151617181920答案BDCBCDAAAB题号21222324252627282930答案ABCABCDABBA.iiGB.dTSdPVGdiii；C.ijnPTiinnGG,,D.ijnnVTiinnGG,,5.下述说法哪一个正确？某物质在临界点的性质()（A）与外界温度有关(B)与外界压力有关(C)与外界物质有关(D)是该物质本身的特性。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．关于逸度的下列说法中不正确的是()（A）逸度可称为“校正压力”。（B）逸度可称为“有效压力”。（C）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差。（D）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT。（E）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。8．范德华方程与R－K方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V值是。A、饱和液体体积B、饱和蒸汽体积C、无物理意义D、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积9．可以通过测量直接得到数值的状态参数是。A、焓B、内能C、温度D、熵10．对于流体混合物，下面式子错误的是。A、ixiMMi0limB、iiiVPUHC、理想溶液的iiVViiUUD、理想溶液的iiSSiiGG11．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔHid。A.0；B.=0；C.0；D.不确定。12．体系中物质i的偏摩尔体积iV的定义式为：。A.ijnvTiiinVV,,][B.ijnvTiinVV,,][总C.ijnpTiiinVV,,][D.ijnpTiinVV,,][总13．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14．下列论述错误的是。A．P-R方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。B.R-K方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。C.活度系数可以大于1也可小于1。D.压缩因子可以大于1也可小于1。15．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是。A.iifxf；B.iff；C.lniiixfxfln；D.ln0lnfxfi16．纯物质临界点时，对比温度Tr。A.＝0；B.1；C.1；D.=1。17．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？气体H/bar气体H/bar气体H/bar气体H/bar乙炔1350一氧化碳5400氦气126600甲烷41850空气72950乙烷30600氢气71600氮气87650二氧化碳1670乙烯11550硫化氢550氧气44380A氦气B二氧化碳C．乙烷D．甲烷18.在373.15K和101325Pa下水的化学位与水蒸气化学位的关系为(A)μ(水)＝μ(汽)(B)μ(水)＜μ(汽)(C)μ(水)＞μ(汽)(D)无法确定19．298K下，将两种液体恒温恒压混合，形成理想液态混合物，则混合前后下列热力学性质的变化情况为：(A)∆S0，∆G0(B)∆S=0，∆G0(C)∆S0，∆G0(D)以上均不对20在同一温度下，单组分体系T—S图上各等压线随熵值的增大，压力将（）A．增大B．减小C．不变D．不一定21.偏摩尔性质是（）A．强度性质B．容量性质C．超额性质D．剩余性质22等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随A浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将随A浓度的改变：()A.增加B.减小C.不变D.不一定23..利用麦克斯韦关系式，其目的是将难测的（）与易测的（）联系起来。A.H，U，S，G；x,yB.逸度系数，活度系数；P、V、TC.H，U，S，G；P、V、TD.逸度系数，活度系数；x,y24.关于化学势的下列说法中不正确的是()A.系统的偏摩尔量就是化学势B.化学势是系统的强度性质C.系统中的任一物质都有化学势D.化学势大小决定物质迁移的方向25.对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下，错误的热力学基本关系式是（）。A．dH=TdS+VdpB．dU=SdT–pdVC．dG=-SdT+VdpD．dA=-SdT–pdV26.Vg和Vl分别为饱和蒸汽和饱和液体的体积，x为湿蒸汽干度，则湿蒸汽的体积V为：A.V=x(Vg-Vl)+VgB.V=(Vg-Vl)+xVlC.V=x(Vg-Vl)+VlD.V=(1-x)Vg+xVl27.对理想溶液具有负偏差的体系中，各组分活度系数γi（）。A．1B.=0C.=1D.128.对1mol符合)/(bVRTP状态方程的气体