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化工热力学习题5

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第五章 化工过程的能量分析

一、选择题(共46小题,48分)

1、(1分)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 ( ).

A. 增加B.减少

C.不变 D. 不能确定

2、(1分)要加热50℃的水,从热力学角度,用以下哪一种热源,损失功最小()

A.60℃的热水

B.80℃的热水

C.100℃的饱和蒸汽,

D. 120℃的过热蒸汽

3、(1分)在431.15K与286.15K之间工作的热机的最大效率是()

A. 91.77%

B.50.70%

C. 33.63%

D.39.67%

4、(1分)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

5、(1分)按第二定律,无论什么过程体系的熵变。

A.≤0

B.≥0

C.=0

D.不确定

6、(1分)气体经过稳流绝热膨胀,对外作功,如忽略宏观动能,位能变化,无摩擦损失,则此过程气体焓值 。

A. 增加

B. 减少

C. 不变

D.不确定

7、(1分)在158℃与13℃之间工作的热机的最大效率是()

(A) 91.77% (B) 50.70% (C) 33.64% (D) 39.67%

8、(1分)1. 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 ( ).

A. 增加B.减少

C.不变 D. 不能确定

9、(1分)要加热50℃的水,从热力学角度,用以下哪一种热源,损失功最小()

A.60℃的热水

B.80℃的热水

C.100℃的饱和蒸汽,

D. 120℃的过热蒸汽

10、(1分)在431.15K与286.15K之间工作的热机的最大效率是()

A. 91.77%

B.50.70%

C. 33.63%

D.39.67%

11、(1分)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

12、(1分)12.按第二定律,无论什么过程体系的熵变。

A.≤0

B.≥0

C.=0

D.不确定

13、(1分)气体经过稳流绝热膨胀,对外作功,如忽略宏观动能,位能变化,无摩擦损失,则此过程气体焓值 。

A. 增加

B. 减少

14、(1分)22.体系由状态1(P1,T1)可逆变化到状态2(P2,T2),该过程用△E X的变化等于。

A)W id B)W L C)-W id D)T0△S总

15、(1分).不可逆过程中孤立体系的()

A.总熵是增加的,也是增加的

B.总熵是减少的,也是减少的

C.总熵是减少的,但是增加的

D. 总熵是增加的,但是减少的

16、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高汽轮机进汽压力,其余条件不变,则其热效率()

A. 有所提高,乏气干度下降

B. 不变,乏气干度增加

C. 有所提高,乏气干度增加

D. 热效率和干度都不变

17、(1分)卡诺制冷循环的制冷系数与( )有关。

A. 制冷剂的性质

B. 制冷剂的工作温度

C. 制冷剂的循环速率

D. 压缩机的功率

18、(1分)任何体系在一定状态下的用是从所处状态达到与环境相平衡的可逆过程中,对外界作出的最大功。

A) 正确 B) 错误

19、(1分)44.火用是系统的一种热力学性质。因此,系统某个状态的用的数值与环境状态无关。A) 正确 B) 错误

20、(1分)根据能量守恒定律,在不消耗外部能量的前提下,功可以自发的全部转化为热,热可以完全自发的转化为功。

A) 正确 B) 错误

21、(1分)稳态流动过程的理想功仅取决于体系的初态与终态及环境温度T0,而与具体的变化途径无关。

A) 正确 B) 错误

22、(1分)热力学效率表示能量利用真实过程与可逆过程的差距,因此,热力学效率必然小于1。A) 正确 B) 错误

23、(1分)要对化工过程进行节能改进,就必须对理想功、损失功、热力学效率进行计算和热力学分析

A) 正确 B) 错误

24、(1分) 根据热力学第一定律,对某过程或系统的能量继续衡算,不仅能确定能量的数量利用率,而且能全面地评价能量利用情况。

A) 正确 B) 错误

25、(1分)能量是由火用和火无两部分组成。

A) 正确 B) 错误

26、(1分)不可逆过程中孤立体系的()

A.总熵总是增加的,也是增加的。

B.总熵总是减少的,也是减少的。

C.总熵是减少的,但是增加的。

D. 总熵是增加的,但是减少的。

27、(1分)一封闭体系经过一变化,体系从25℃恒温水浴吸收热量8000kJ,体系熵增25kJ/K,则此过程是( )。

C. 不可能的

28、(1分)一封闭体系经过一变化,体系从25℃恒温水浴吸收热量8000KJ ,体系熵增25KJ/K ,则此过程是 。

A. 可逆的

B.不可逆的

C. 不可能的 29、(1分)孤立体系不可逆过程的( ) (A)总熵是增加的,过程的

也是增加的。(B)总熵是减少的,过程的

也是减少的。 (C)总熵是减少的,过程的是增加的。 (D)熵是增加的,过程的是减少的。

30、(1分)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。

31、(1分)在孤立体系中,因不可逆性导致作功能力损失。公式孤立S T W e

Δ?=0(式中为环境温度)是从传热过程推出的0T

A .仅适用传热过程 B. 也适用传质过程 C . 也适用流动过程 D. 任何过程都行

32、(1分)体系经不可逆循环又回到初态,则热温熵的循环积分__________ A <0 B =0 C >0 1 33、(3分)可逆过程

34、(1分)不可逆过程中孤立体系的( )

A.总熵总是增加的, 也是增加的。

B.总熵总是减少的, 也是减少的。

C.总熵是减少的, 但是增加的。

D. 总熵是增加的,但是减少的。

35、(1分)一封闭体系经过一变化,体系从25℃恒温水浴吸收热量8000KJ ,体系熵增25KJ/K ,则此过程是 。

A. 可逆的

B.不可逆的

C. 不可能的

36、(1分)在孤立体系中,因不可逆性导致作功能力损失。公式孤立S T W e

Δ?=0(式中为环境温度)是从传热过程推出的0T

A .仅适用传热过程 B. 也适用传质过程 C . 也适用流动过程 D. 任何过程都行

37、(1分)体系经不可逆循环又回到初态,则热温熵的循环积分__________ A <0 B =0 C >0

38、(1分)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。

39、(1分)非流动过程的理想功W id 等于(T.P. △V为体系温度,压力及内能变化,T 0、P 0为环境温度,压力)。

A). △U B) △U-T 0△S C) △U-T△S+P△V D)△U-T 0△S+P 0△V 40、(1分)损失功也是过程可逆与否的标志,因此有:

A) WL=T0*△S体 B)WL=T0*△S环 C)WL=T0*△S总

D)WL=-T0*△S总

41、(1分)同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率()

A. 相同

B.低

C.高

D.不一定

42、(1分) 500℃恒温热源下100KJ的热量所具有的有效能为。(T0=298K)

A. 100KJ

B. 约40KJ

C. 约60KJ

D.

43、(1分)压力相同时,过热蒸汽的火用较饱和蒸汽大,因此其做功的本领也较大。

A) 正确 B) 错误

44、(1分)温度相同时,高压蒸汽的火用较低压时蒸汽大,所以通常用高压蒸汽作为工艺加热之用。

A) 正确 B) 错误

45、(1分)蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀,体系和环境总的用是守恒的,总的火无是守恒的。 A) 正确 B) 错误

46、(1分)能量是守恒的,因此在一切实际过程中火用也是守恒的。

A) 正确 B) 错误

二、填空题(共31小题,41分)

1、(1分)单位质量稳流体系能量平衡方程是。

2、(1分)单位质量稳流体系能量平衡方程是。

3、(1分)体系由一状态到另一状态变化过程中以_________________方式进行时的功效应,称为此过程的理想功

4、(1分)能量平衡时以热力学为基础,有效能平衡时以热力学

为基础。

5、(1分)能量平衡是反映系统中能量的利用情况,有效能平衡是反映系统中能量的利用情况。

6、(1分)根据热力学的观点,体系与环境间由于_____ 作推动力而传递的能量称为热,热力学第一定律的数学表达式是___________规定体系吸热为正值,放热为负值,体系得功为正值,对环境做功为负值。

7、(1分)对封闭体系,单位质量能量平衡方程式是_________,对稳定流动体系单位质量能量的平衡方程式是_________.

8、(1分)当单位质量流体稳定流经水平、等径的阀门时,期能量平衡方程式可以简化为

_________.

9、(1分)当单位质量的流体经过绝热节流膨胀(忽略功、能和位能的变化)其能量守恒方程为:___________.

10、(1分)热力学第二定律的表达式是_________

11、(1分)孤立体系的熵增表达式是__________

12、(1分)从热力学的角度分析某流体流动装置必须遵循哪三个原理

13、(1分)是么是理想功、损失功?

14、(1分)考察理想功的作用是是么?

15、(1分)在化工过程中,动能、位能变化不大的稳定流动过程理想功W id表达式可简化为什么?

16、(1分)稳定流动体系物流的火用E X的基本计算式为:___________

17、(1分)一定状态下体系的火用指体系由该状态达到与时,此过程理想功。

18、(1分)体系经过不可逆过程,则过程熵变一定大于过程的商。

19、(1分)纯物质T-S图两相区水平线段(结线)长度表示大小。

20、(2分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程是______________________________________。流体经常通过喷嘴获得高速气体(超音速),该高速气体的速度为 ______________________。

21、(1分)稳流体系熵方程中熵产生是体系内部所引起的。

22、(3分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程_______________________________, 对流体通过换热器的过程,能量平衡方程可简化为 ______________________,对流体通过泵、压缩机等设备的过程,能量平衡方程可简化为_______________________。

23、(2分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程_______________________________, 对流体通过换热器的过程,能量平衡方程可简化为 ______________________。

24、(2分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程是______________________________________。流体经常通过喷嘴获得高速气体(超音速),该高速气体的速度为 ______________________。

25、(1分)一定状态下体系的火用指体系由该状态达到与时,此过程理想功。

26、(1分)体系经过不可逆过程,则过程熵变一定大于过程的商

27、(1分)纯物质T-S图两相区水平线段(结线)长度表示大小。

28、(1分)稳流体系熵方程中熵产生是体系内部所引起的。

29、(1分)理想功的两个基本条件是是么?

30、(5分)在T-S图上1-2-3-4表示卡诺循环,问卡诺循环效率用面积比如何表示

31、(2分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程是______________________________________。流体经常通过喷嘴获得高速气体(超音速),该高速气体的速度为 ______________________。

三、判断题(共6小题,6分)

1、(1分)对不可逆绝热循环过程,由于其不可逆性,孤立体系的总熵变大于0。( )

2、(1分)理想功W id是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时,理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功,因此理想功就是可逆功,同时也是的负值。( )

3、(1分)损失功与孤立体系的总熵变有关,总熵变越大,损失功越大,因此应该尽量减少体系的不可逆性。( )

4、(1分)对不可逆绝热循环过程,由于其不可逆性,孤立体系的总熵变大于0。( )

5、(1分)理想功W id是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时,理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功,因此理想功就是可逆功,同时也是的负值。( )

6、(1分)损失功与孤立体系的总熵变有关,总熵变越大,损失功越大,因此应该尽量减少体系的不可逆性。( )

四、简答题(共9小题,45分)

1、(1分)卡诺定理的主要内容是是么?

2、(10分)设有压力为1.013MPa、 6.868MPa、 8.611MPa的饱和蒸汽和1.013MPa, 573K的过热蒸汽和8.611MPa,573K的饱和水,若这些蒸汽和水经充分利用后,最后排出0.1013MPa, 298K

的冷凝水(即环境状态)。

(1)将它们做功本领从大到小排序,并说出如此排序的理由。(不需要计算) (2)简要阐述如何合理利用蒸汽。

(3)计算3#(序号见下表)饱和蒸汽的E x。

(4) 若将3#饱和蒸汽变成4#饱和水,环境温度为298K,请计算此过程所做的理想功。

序号 P, MPa T,K S

(KJ/Kg.K )H (KJ/Kg )

0#水 0.1013 298 0.3674 104.9

1#饱和蒸汽 1.013 453 6.582 2776

2#过热蒸汽 1.013 573 7.13 3053

3#饱和蒸汽 8.611 573 5.787 2783

4#饱和水 8.611 573 3.2534 1344

3、(5分)试述理想功的定义,给出稳流过程理想功的计算式。

4、(5分)在T-S图上1-2-3-4表示卡诺循环,问卡诺循环效率用面积比如何表示 T

5、(5分)有效能

6、(12分)设有压力为1.013MPa、 6.868MPa、 8.611MPa的饱和蒸汽和1.013MPa, 573K的过热蒸汽和8.611MPa,573K的饱和水,若这些蒸汽和水经充分利用后,最后排出0.1013MPa, 298K 的冷凝水。

(1)将它们做功本领从大到小排序,并说出如此排序的理由。(不需要计算)

(2)简要阐述如何合理利用蒸汽。

(3)计算4#饱和蒸汽的E x。

(4) 若将4#饱和蒸汽变成5#饱和水,环境温度为298K,请计算此过程所做的理想功(12分)。

序号 P, MPa T,K S

(KJ/Kg.K )

H (KJ/Kg )

0水 0.1013 298 0.3674 104.9

1饱和蒸汽 1.013 453 6.582 2772.1

2过热蒸汽 1.013 573 7.13 3053

3饱和蒸汽 6.868 557.2

5.826 2775

4饱和蒸汽 8.611 573 5.787 2783

5饱和水 8.611 573 3.2534 1344

7、(5分)试述理想功的定义,给出稳流过程理想功的计算式。(5分)

8、(1分)节流式正气量热计用于测量湿蒸汽的干度,其原理是是么?

9、(1分)如何利用热力学第一定律测量湿蒸汽的干度?

五、计算题(共22小题,247分)

1、(13分)设有一制冷能力(冷冻量)为41800 kJ/h的氨冷冻循环装置,蒸发温度-15℃,冷凝温度25 ℃,过冷度为5℃。假设压缩机可逆绝热运行,膨胀为节流(等焓)过程。求: 1)在T-S图上表示此循环过程;2)每小时制冷剂的循环量;3)压缩机功耗;

4)循环制冷系数。(已知压缩机进出口处氨的焓分别为1644 kJ/kg,1866 kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是 514.6 kJ/kg.)

2、(12分)有一股热水流经一段管道,由于保温不良,温度由90℃下降到80℃, 试求此流动过程中,每千克水的理想功和损失功。假设管道的压降可忽略,水的热容

C p=4.186kJ/kg K,环境温度T0=298K。

3、(10分)用液体输送泵,将温度为25℃的水,从0.1Mpa加压到1.0Mpa,进入锅炉去产生蒸汽,假设加压过程是绝热的,泵的实际效率相当于绝热可逆过程效率的0.6,求需要的功为多少?

4、(8分)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。

5、(15分)25、如图是一绝热壁的气缸,其活塞水平方向移动时,可视为无摩擦效应,活塞两边装有理想气体,其两边的空间体积各为30升,温度为25℃,压强为1个大气压,将活塞左边的气体加压到4个大气压,假设Cv=20 J/(K·mol),γ=1,试计算:

(1)对气缸左侧气体所做的压缩功是多少?

(2)压缩后左侧气体的终态温度是多少?

(3)活塞右边气体的终态温度是多少?

6、(12分)试求1kmol,300K的空气,由0.1MPa等温可逆压缩到10MPa的轴功和理想功。环境温

度取T 0为298K 。

7、(10分)0.1013Mpa 的饱和水蒸汽被绝热压缩至0.3Mpa ,280℃,蒸汽流率为1000Kg /h ,环境温度25℃,计算: (1)压缩机的功率

(2)理想功和热力学效率

0.1013MPa 饱和水蒸汽的焓值和熵值分别为:

H 1=2676.1kJ·kg -1 S 1=7.3549 kJ·kg -1·K -1。

0.3MPa 和280℃过热蒸汽的焓值和熵值分别为:

H 2=3028.6kJ·kg -1 S 2=7.6299 kJ·kg -1·K -18、(12分)(1)气体由20,2.0m c ° 3 (状态1)经绝热过程到150,1m c °3(状态2),输入功为100kJ ,求其内能变化?

(2)初态同(1),经恒容过程加热到150(状态3),需热量95kj ,问此过程内能变化如何? c ° (3)(2)中处于状态3的气体经等温压缩到1.0m 3(状态2),同时移走185kj 热量,问其内能变化如何?需功若干?(本题按封闭体系计算)

9、(12分)压力0.689Mpa, 温度260?C 的过热蒸汽,以一定线速度进蒸汽动力装置透平作功,乏气为0.138MPa ,设此为可逆绝热膨胀过程。求: (1)每kg 蒸汽的轴功(不计动能变化); (2)进、出蒸汽的火用(不计动能变化);

(3)火用 效率ηex (设环境T=293K , P=0.1013Mpa,热损失可忽略)

有关数据 P (bar)

T (k) H (KJ/kg)S (KJ/kg.k)H f

(KJ/kg)

S f (KJ/kg.k)H g (KJ/kg) S g

(KJ/kg.k)进透平蒸汽 6.89 533 2975.4 7.155

出透平蒸汽 1.38

456.3 1.404 2689.1 7.252 环境水

84.98 0.2964

10、(12分)氨冷凝器用冷却水将气态氨冷凝为液氨,冷凝器进出口参数: 氨进口:383k ,1.2MPa ,H 1=1897kJ/kg ,S 1=9.010KJ/(kg.K ) 氨出口:305k ,1.2MPa ,H 2=565.2kJ/kg ,S 2=4.689KJ/(kg.K ) 水进口:293k ,0.1MPa ,H 3=84.10kJ/kg ,S 3=0.297KJ/(kg.K ) 水出口:303k ,0.1MPa ,H 4=125.81kJ/kg ,S 4=0.435KJ/(kg.K ) 假设冷凝器与周围环境无热交换,环境温度T 0=298K 。试求:

1 冷凝1Kg 汽氨耗用冷却水量(4分);

2 冷凝1Kg 汽氨总损耗功(8分)。

1. 11、(3分)化工生产中需0.1MPa,80℃热水用于设备保温,此热水由0.2MPa,175℃水蒸汽通入0.1MPa,20℃冷水在热水槽中混合得到。请计算: (1)制备1吨热水需用多少冷水和水蒸汽?

(2)此混合过程理想功和损失功是多少(按1吨热水计)?

(3)如果用0.1MPa,95℃热水代替水蒸气制备0.1MPa,80℃热水,那么损失功又是多少(按1吨热水计)?

(4) 比较(2)和(3)的结果,哪一个损失功小?为什么? 设混合过程热损失可忽略,环境温度是20℃。 有关数据列于下:

热水(80℃ ) 热水(95℃) 冷水(20℃) 水蒸气(175℃) H (kJ/kg) 334.91 397.96 83.96 2819.7 S (kJ/(kg K)) 1.0753 1.2500 0.2966 7.3931

12、(12分)1、 (12分)化工生产中需0.1MPa ,80℃热水用于设备保温,此热水由0.2MPa ,175

℃水蒸汽通入0.1MPa ,20℃冷水在热水槽中混合得到。请计算: (1)制备1吨热水需用多少冷水和水蒸汽?(4分)

(2)此混合过程理想功和损失功各是多少(按1吨热水计)?(4分)

(3)如果用0.1MPa ,95℃热水代替水蒸气制备0.1MPa ,80℃热水,那么损失功又是多少

(按1吨热水计)?(2分)

(4) 比较(2)和(3)的结果,哪一个损失功小?为什么?(2分) 设混合过程热损失可忽略,环境温度是20℃。有关数据列于下:

热水(80℃ ) 热水(95℃) 冷水(20℃) 水蒸气(175℃)

H (kJ/kg ) 334.91 397.96 83.96 2819.7 S (kJ/(kg K )) 1.0753 1.2500 0.2966 7.3931

13、(10分)1. (10分)设有压力为1.013MPa 、 6.868MPa 、 8.611MPa 的饱和蒸汽和1.013MPa , 573K 的过热蒸汽和8.611MPa ,573K 的饱和水,若这些蒸汽和水经充分利用后,最后排出0.1013MPa , 298K 的冷凝水(即环境状态)。

(1)将它们做功本领从大到小排序,并说出如此排序的理由。(不需要计算) (2)简要阐述如何合理利用蒸汽。

(3)计算3#(序号见下表)饱和蒸汽的E x 。

(4) 若将3#饱和蒸汽变成4#饱和水,环境温度为298K ,请计算此过程所做的理想功。

序号 P, MPa T,K S (KJ/Kg.K )H

(KJ/Kg )

0#

0.1013 298 0.3674 104.9 1#饱和蒸汽 1.013 453

6.582 2776 2#过热蒸汽 1.013 573

7.13 3053 3#饱和蒸汽 8.611 573

5.787 2783 4

#饱和水 8.611 573

3.2534 1344

14、(12分)试求将1kg ,0.6MPa 的空气,按如下条件变化时的热量变化,以及有效能变化。取环境温度为25℃(298K )。

(1)等压下由-38℃加热至30℃; (2)等压下由30℃冷却至-170℃。

15、(12分) 试求将1kg ,0.6MPa 的空气,按如下条件变化时的热量变化,以及有效能变化。取环境温度为25℃(298K )。 (1)等压下由-38℃加热至30℃; (2)等压下由30℃冷却至-170℃。

16、(10分)试求1kmol ,300K 的空气,由0.1MPa 等温可逆压缩到10MPa 的轴功和理想功。环境温度取T 0为298K 。

17、(10分)试求1kmol ,300K 的空气,由0.1MPa 等温可逆压缩到10MPa 的轴功和理想功。环境温度取T 0为298K 。

18、(12分)有一台空气压缩机,为气动调节仪表供应压缩空气,平均空气流量为500m 3·h -1,进气初态为25℃,0.1Mpa ,压缩到0.6Mpa ,假设压缩过程可近似为绝热可逆压缩,试求压缩机出口空气温度,以及消耗功率为多少?

19、(12分)一汽缸活塞装置中以气体经过不可逆过程后,内能增加了32kJ ,在此过程中,体系从540K 的贮热器接受热量100KJ ,然后又经过一可逆过程回到始态,此过程也只在体系与540K 的贮热器之间发生,已知经此两过程后,贮热器的熵变为0.01KJ/K ,试计算 (1),在第一个不可逆过程中,体系所做的功 (2),在第二个可逆过程中所传递的热量 (3),在第二个可逆过程中体系所做的功

20、(12分)设有1mol 理想气体在恒温下由10atm ,300k 经不可逆膨胀至1atm 时所做的功是1kcal ,

计算和W t S

Δl (环境温度T 0

=300k ,按稳流体系考虑) 21、(16分)试比较如下几种水蒸汽,水和冰的有效能大小。设环境温度为298K 。

0.15MPa ,160℃,过热蒸汽; 0.3MPa , 160℃,过热蒸汽; 0.07MPa ,100℃,过冷蒸汽; 100℃,饱和蒸汽; 0.1MPa ,100℃,饱和水; 0.1MPa ,0℃,冰。

22、(10分)某人称其能用100℃的饱和水蒸汽,提供140℃的热能,且每公斤水蒸汽可供热量1800kJ ·kg -1。请验证其可靠性。

参考答案

一、选择题(共46小题,48分) 1、(1分)B 2、(1分)A 3、(1分)C 4、(1分)A 5、(1分)D 6、(1分)B 7、(1分)C 8、(1分)B 9、(1分)A 10、(1分)C 11、(1分)A 12、(1分)D 13、(1分)B 14、(1分)A 15、(1分)D

16、(1分)A

17、(1分)B

18、(1分)D

19、(1分)B

20、(1分)B

21、(1分)A

22、(1分)A

23、(1分)A

24、(1分)B

25、(1分)A

26、(1分)D

27、(1分)C

28、(1分)C

29、(1分)D

30、(1分)C

31、(1分)D

32、(1分)A

33、(3分)无

34、(1分)D

35、(1分)C

36、(1分)D

37、(1分)A

38、(1分)C

39、(1分)D

40、(1分)C

41、(1分)B

42、(1分)C

43、(1分)A

44、(1分)B

45、(1分)A

46、(1分)B

二、填空题(共31小题,41分)

1、(1分)?H+1/2?u2+g?Z=Q+W S

2、(1分)?H+1/2?u2+g?Z=Q+W S

3、(1分)完全可逆

4、(1分)第一定律;第二定律

5、(1分)量;品质

6、(1分)温差 △E=Q+W

7、(1分)△U=Q+W △H+1/2△U2+g△z=Q+W s 或△H+△E k+△E p=Q+W s

8、(1分)△H=Q

9、(1分)△H=0

10、(1分)ds≥δQ/T

11、(1分)ds≥0

12、(1分)质量守恒 能量守恒 熵增原理

13、(1分)理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时,理论上

可以产生的最大功或者必须消耗的最小功。损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功与理想功之间的差值。 Wl=W ac -W id

14、(1分)理想功是一个理论的极限值,用来比较实际功的标准。 15、(1分)w id = △H-T 0△S

16、(1分)E X =(H-H 0)-T 0(S-S 0)=T 0*△S-△H 17、(1分)环境基态完全平衡 18、(1分)热温商 19、(1分)汽化熵

20、(2分)Δh + Δu 2/2 + g Δz = q+ w S 2u =)

21、(1分)不可逆性

22、(3分)Δh + Δu 2

/2 + g Δz = q + w S , Δh = q , Δh = w S 23、(2分)Δh + Δu 2/2 + g Δz = q + w S Δh = q 24、(2分)Δh + Δu 2/2 + g Δz = q+ w S ;

2u =)

25、(1分)环境基态完全平衡 26、(1分)热温商 27、(1分)汽化熵 28、(1分)不可逆性

29、(1分) 1)体系内部一切变化可逆2)体系只与温度为T 0的环境进行可逆的热交换。

30、(5分)

12121234

′′面积面积

31、(2分)Δh + Δu 2/2 + g Δz = q+ w S ;2u =)

三、判断题(共6小题,6分) 1、(1分)× 2、(1分)× 3、(1分)√ 4、(1分)× 5、(1分)× 6、(1分)√

四、简答题(共9小题,45分)

1、(1分)所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机,以可逆热机效率最大,

所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆热机其效率相等,与工作介质无关。 ηmax =1-T2/T1

2、(10分)(1)3#>2#>1#>4#

因为温度压力越高,蒸汽的作功本领越大;温度相同时,压力越高,蒸汽的作功本领越大;压力相同时,温度越高,蒸汽的作功本领越大; 任何温度压力下的饱和蒸汽比任何温度压力下的饱和水作功本领大。

(2)应尽可能利用高压蒸汽来做功,低压蒸汽来加热。

(3)

300303()()298(0.3674 5.787)(104.92783)1063/x E T S S H H KJ Kg =???=???=43043()()(13442783)298(3.2534 5.787)684/id W H H T S S KJ Kg =???=???=?

3、(5分)理想功是指体系从一状态变化到另一状态过程中,在一定的环境下,以完全可逆方式 进行时,理论上可能产生的最大功或理论上必须消耗的的最小功。

稳流过程理想功的计算式是,W id = H 2 - H 1 - T 0(S 2 -S 1 ) 式中1-系统进口状态,2--系统出口状态。

4、(5分)

12121234

′′面积面积 5、(5分)体系从所处的状态达到与环境相平衡的可逆过程中,对外界作出的最大有用功称为该体系在该状态下的有效能。

6、(12分)(1)4#>3#>2#>1#>5#

因为温度压力越高,蒸汽的作功本领越大;温度相同时,压力越高,蒸汽的作功本领越大;压力相同时,温度越高,蒸汽的作功本领越大; 任何温度压力下的饱和蒸汽比任何温度压力下的饱和水作功本领大。

(2)应尽可能利用高压蒸汽来做功,低压蒸汽来加热。

(3)Kg KJ H H S S T E x /1063)27839.104()787.53674.0(298)()(404004=???=???= (4)Kg KJ S S T H H W id /684)787.52534.3(298)27831344()()(45045?=???=???=

7、(5分)理想功是指体系从一状态变化到另一状态过程中,在一定的环境下,以完全可逆方式 进行时,理论上可能产生的最大功或理论上必须消耗的的最小功。

稳流过程理想功的计算式是,W id = H 2 - H 1 - T 0(S 2 -S 1 ) 式中1-系统进口状态,2--系统出口状态。

8、(1分)采用节流原理,当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽,测定过热蒸汽的温度、压力得知过热蒸汽的焓值,从而求得湿蒸汽的干度

9、(1分)采用节流原理,当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽,测定过热蒸汽的温度、压力得知过热蒸汽的焓值,从而求得湿蒸汽的干度。

五、计算题(共22小题,247分) 1、(13分)1) 如右图

08

.5)16441866/()6.5141644()/()(/)428.2/8214)16441866(37)()3/37)6.5141644/(41800)/(41800/)212510125100=??=??====?=?===?=?==H H H H W q KW

h KJ H H m mW P h

Kg H H q Q m s s T ε

2、(12分)W L = W id = 7.033 kJ/kg

3、(10分)解:按题意,稳流过程中Q=0,忽略动能和势能的影响,ΔH=-W s 由热力学基本关系式可知,dH=TdS+VdP

对绝热可逆过程,即等熵过程,dS=0

,水可近似为不可压缩液体,

∫?==Δr

s W vdp H ,1

6312,6.90210)1.00.1(100029.1)(????=×?××?=??=kg J P P V W r s

实际功率

1

3.15046.06

.902??==

kg J W s

4、(8分)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

0ln

P P R S ?=Δ

则有效能变化

00000ln

0P P RT S T S T H B B B B =Δ?=Δ?Δ==?=Δ

1 2.44391.06

.0ln

298314.8??=××=mol J

5、(15分)(1)W 左=3949.5 J ;

(2)T2=375.6K ;

(3)T2’=2009.5K

6、(12分)解:由空气的T -S 图可查得,在300K 下,各压力状态下的焓值和熵值如下: 0.1MPa ,H 1=13577 kJ ·kmol -1 S 1=126 kJ ·kmol -1·K -1 10MPa ,H 2=1300 kJ ·kmol -1 S 2=87 kJ ·kmol -1·K -1 稳流系统 ΔH=Q -W S 可逆过程 W S =Q rev -ΔH

其中可逆热Q rev =T ΔS=T (S 2-S 1)=300×(87-126)=-11700 k J ·kmol -1所以

1

11123)135771300(11700???=???=Δ?=kmol kJ H Q W rev S 理想功

H

S T W id Δ?Δ=0

1

11045)1357713000()12687(298???=???×=kmol kJ 计算结果表明,等温下将空气从0.1MPa 压缩至10MPa 时,其消耗的理想功比可逆轴功要少

一些,这是因为压缩时放出的热量可逆地传递给环境,环境获到了部分功,消耗的功最少。 7、(10分)(1) Ws = H 1- H 2=2676.1-3028.6=-352.5 kJ·kg -1

(2) W id =T 0△S-△H=298.15(7.6299-7.3549)-(3028.6-2676.1)=-270.4 kJ·kg -18、(12分)解: 对封闭体系 W Q U +=Δ (1)Q kj W Q 100,0==

kj W Q U 1001=+=Δ∴ (2)此过程为恒容过程 , W=0

kj Q U 952==∴Δ

(3)20,2.0m c °3 (1),1m 1501

??

??→?ΔU 绝热,c °3(2)

2

U Δ3

U Δ等温

150(3)

c °Q U 是状态函数

∴kj U U U 595100213=?=Δ?Δ=Δ

又Q

kj Q 185?=∴kj

U Q W

19051853=+=Δ+?=

答:,kJ U 1001=Δ kJ U 952=Δ,

kJ

U 53=Δ,W=190kJ 9、(12分)解:

(1)按等熵s 1=s 2 蒸汽进1点出2点,x=(s 2-s 2f )/(s 2g -s 2f )=(7.155-1.404)/(7.252-1.404)=0.9834

H 2=H 2g x 2+H 2f (1-x 2)=2689.1*0.9834+0.0166*456.3=2652kg/kJ W S =( H 1- H 2)=-(2975.4-2652)=-323.4kg/kJ 忽略动能变化,W S =323.4 kg/Kj

(2)B 1=?H 1-0+T ?S 1-0=(2975.4-84.98)-293*(7.155-0.2964)=2890.4-2009.6=880.8 kg/Kj

B 2=(2562-84.98)-293*(7.155-0.2964)=2567-2009.6=557.4

(3)ηB =∑B /∑B =(│W -+s │+B 2)/B 1=(323.4+557.4)/880.8=100% 忽略动能变化

10、(12分).第一定律,Q=0,W=0,?H=0,1*(1897-565.22)=G 水(125.81-84.1) G 水=31.93kg

氨冷凝器作孤立体系,

?S L =G 水?S 水+1*?S 氨

=31.93(0.435-0.297)+(4.689-9.010)=0.0853kJ/kg 氨冷凝水

W L =T 0?S L =298*0.0853=25.41 kJ/kg 氨冷凝水

11、(3分)(1)334.1 * 1000 = 83.96 * (1000 - m 汽)+ 2819.7 * m 汽 , m 汽= 91.73 kg 12、(12分)(1)334.1 * 1000 = 83.96 * (1000 - m 汽)+ 2819.7 * m 汽 , m 汽= 91.73 kg (2)ΔS g = 1000*1.0753 - (0.2966 * 908.27 + 7.3931 * 91.73)= 127.74 kg/K W L = 37446 kJ W id = W L = 37446 kJ

(3)334.1 * 1000 = 83.96 * (1000 - m 95水)+ 397.96 * m 95水 , m 95水=799.20 kg ΔS g = 1000*1.0753 - (0.2966 * 200.80 + 1.2500 * 799.20)= 16.743 kg/K W L = 4908 kJ

W id = W L = 4908 kJ

(3)损失功较小,因为传热温差较小,过程不可逆程度较低,功的损失较少。 13、(10分)(1)3#>2#>1#>4#

因为温度压力越高,蒸汽的作功本领越大;温度相同时,压力越高,蒸汽的作功本领越大;压力相同时,温度越高,蒸汽的作功本领越大; 任何温度压力下的饱和蒸汽比任何温度压力下

的饱和水作功本领大。

(2)应尽可能利用高压蒸汽来做功,低压蒸汽来加热。 (3)

300303()()298(0.3674 5.787)(104.92783)1063/x E T S S H H KJ Kg

=???=???=43043()()(13442783)298(3.2534 5.787)684/id W H H T S S KJ Kg =???=???=?

14、(12分)解:由空气的T -S 图可查得0.6MPa 下各温度状态的焓及熵值如下: -38℃(235K ),H 1=11620 J ·mol -1 S 1=104 J ·mol -1·K -1 30℃(303K ),H 2=13660 J ·mol -1 S 2=111 J ·mol -1·K -1 -170℃(103K ),H 3=7440 J ·mol -1 S 3=77 J ·mol -1·K -1

(1)等压加热热量 ()kJ Hp 3.701162013660291

=?×=

Δ

有效能变化

[]kJ S T H B 586.1)104111(2982040291

0?=?×?×=

Δ?Δ=Δ

(2)等压冷却热量 kJ

Hp 5.214)136607440(291

?=?×=Δ

有效能变化

[]kJ S T H B 9.134)11177(2986220291

0=?×??×=

Δ?Δ=Δ

15、(12分)解:由空气的T -S 图可查得0.6MPa 下各温度状态的焓及熵值如下: -38℃(235K ),H 1=11620 J ·mol -1 S 1=104 J ·mol -1·K -1 30℃(303K ),H 2=13660 J ·mol -1 S 2=111 J ·mol -1·K -1 -170℃(103K ),H 3=7440 J ·mol -1 S 3=77 J ·mol -1·K -1

(1)等压加热热量

()kJ Hp 3.701162013660291

=?×=

Δ

有效能变化

[]kJ S T H B 586.1)104111(2982040291

0?=?×?×=

Δ?Δ=Δ

(2)等压冷却热量 kJ

Hp 5.214)136607440(291

?=?×=Δ

有效能变化

[]kJ S T H B 9.134)11177(2986220291

0=?×??×=

Δ?Δ=Δ

16、(10分)解:由空气的T -S 图可查得,在300K 下,各压力状态下的焓值和熵值如下: 0.1MPa ,H 1=13577 kJ ·kmol -1 S 1=126 kJ ·kmol -1·K -1 10MPa ,H 2=1300 kJ ·kmol -1 S 2=87 kJ ·kmol -1·K -1 稳流系统 ΔH=Q -W S 可逆过程 W S =Q rev -ΔH

其中可逆热Q rev =T ΔS=T (S 2-S 1)=300×(87-126)=-11700 k J ·kmol -1所以

1

11123)135771300(11700???=???=Δ?=kmol kJ H Q W rev S 理想功

H

S T W id Δ?Δ=0

1

11045)1357713000()12687(298???=???×=kmol kJ 计算结果表明,等温下将空气从0.1MPa 压缩至10MPa 时,其消耗的理想功比可逆轴功要少

一些,这是因为压缩时放出的热量可逆地传递给环境,环境获到了部分功,消耗的功最少。 17、(10分)解:由空气的T -S 图可查得,在300K 下,各压力状态下的焓值和熵值如下: 0.1MPa ,H 1=13577 kJ ·kmol -1 S 1=126 kJ ·kmol -1·K -1 10MPa ,H 2=1300 kJ ·kmol -1 S 2=87 kJ ·kmol -1·K -1 稳流系统 ΔH=Q -W S 可逆过程 W S =Q rev -ΔH

其中可逆热Q rev =T ΔS=T (S 2-S 1)=300×(87-126)=-11700 k J ·kmol -1所以

1

11123)135771300(11700???=???=Δ?=kmol kJ H Q W rev S 理想功

H

S T W id Δ?Δ=0

1

11045)1357713000()12687(298???=???×=kmol kJ 计算结果表明,等温下将空气从0.1MPa 压缩至10MPa 时,其消耗的理想功比可逆轴功要少

一些,这是因为压缩时放出的热量可逆地传递给环境,环境获到了部分功,消耗的功最少。 18、(12分)解:对绝热过程 ΔH=-W s

初、终态的焓值可以查空气的有关图表得到,也可以从气体的P-V-T 关系式求得。由于压力

不高,此时空气可当成理想气体处理。多变指数k

4.157)5/2/()7/2(====R R C C v p 可导出理想气体绝热可逆过程的轴功式

???????×?=?1(111211k k s P P V P k k W ?

??????×××??=?11.06.0(101.014.14.14.11

4.16

kW 5.32?=

压缩时温度变化关系式为:

K

P P

T T k

k 2.497)

1

.06

.0)(27325()

(4

.114.111

212=+==??

即为224℃,可见出口温度太高,需要在压缩机的出口装上冷却器,通常在压缩机出口有一缓冲罐,在此对空气进行冷却降温。

如果出口压力较高,则不能当成理想气体处理,真实气体的PVT 性质是可以通过状态方程准确计算的。

19、(12分)解:(1)因为

W Q U +=Δ

所以W 1=-Q 1+

kJ U 68321001?=+?=Δ

(2) 因为ΔS 贮=-Q 体系1 /T 贮 - Q 体系2 /T 贮=0.01 Q 体系2= -Q 体系1-S Δ贮T 贮=-100 -5.4= -105.4kJ (3)循环过程:

kJ U U U U U 3201221?=?=∴=+=ΔΔΔΔΔ

所以kJ

U Q W 4.73)32(4.105222=?+=Δ+?=

答:(1)第一个不可逆过程中体系所做的功为:-68kJ (2)在第二个可逆的过程中所传递的热量 -105.4kJ (3)在第二个可逆过程中体系所做的功为 73.4kJ

20、(12分)解:因为是理想气体恒温,所以0=ΔU (即

0=+=ΔW Q U )

所以Q 体=-W al =-(-1)kcal/mol=4.186*103j/mol

所以

=Q 环

S Δ环/T 环= -Q 体/T 环= -4186/300= -13.95j/mol.k

S Δ= -Rln(P 2/P 1)= -8.314*ln(1/10)=19.14J/mol.k

所以

S Δ=

= -13.95+19.14=5.19J/mol.k

体S S Δ+ΔW l =T 0

S

Δ=300*5.19=1557Jmol.k 答:总熵变为5.19j/mol.k 损失功为1.557kj/mol

21、(16分)解:由水和水蒸汽性质表可查得各状态点的焓和熵值,设298K ,液态水为基准态,

有效能为另。

根据有效能计算式:

)

()(0000S S T H H B B ???=? 计算结果见下表所列。

序号 t,℃

P,MPa H,kJ ·kg -1

S,kJ ·kg -1·K -1B,kJ ·kg -10 25 0.1 104.89 0.3674 0 1 160 0.15 2792.8 7.4665 572.4 2 160 0.3 2782.3 7.1276 662.9 3 100 0.07

2680.0

7.5341

439.4

4 100 0.1 2676.2 7.3614 487.1

5 100 0.1 419.04 1.3069 34.2

6 0 0.1 -334.4 -1.224

7 35.2

判断水蒸汽的价值,应当用有效能而不是焓,从表中1,2可见,相同温度下,高压蒸汽的焓值虽不如低压蒸汽高,但是其有效能却比低压蒸汽为高。实际使用中,当然高压蒸汽的使用价值高,相对称为高品质能量。

22、(10分)解:热泵可以提高热能的温度,其原理采用某工质,使其在低于环境的温度下蒸发,即从环境吸入热量,再压缩到较高压力,在高于环境温度下冷凝放热,达到供热的目的。0.1MPa ,100℃的饱和水蒸汽,若取298K ,液态水为基准态,其有效能

)

3674.03614.7(298)89.1042.2676()()(000?×??=???=S S T H H B

1

1.487??=kg kJ 热能的有效能为:

1

02.501180027314029811??=×??????+?=???????=kg

kJ Q T T B Q

487.1<501.2,显然这一说法是不可行的,实际过程中热损耗是不可避免的,二者之间的差距更大。

化工热力学试卷题库与答案

一.选择题(每题2分,共10分) 1、纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅就是温度的函数 B 就是T 与P 的函数 C 就是T 与V 的函数 D 就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. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3、 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0、3,在一定的T,P 下,8812.0?,9381.0?21==?? ,则此时混合物的逸度系数为 。(C) A 0、9097 B 0、89827 C 0、8979 D 0、9092 4、 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ig P C ),按下列途径由T 1、P 1与V 1可逆地变化至P 2,则, 等温过程的 W =21ln P P RT -,Q =21ln P P RT ,U = 0 ,H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω=0、193,临界压力为p c =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)T xQ p T T E C dT T =-? )。 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)

化工热力学习题集(附答案)复习 (1)

模拟题一 一.单项选择题(每题1分,共20分) 本大题解答(用A或B或C或D)请填入下表: 1.T温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体 的状态为(c ) A.饱和蒸汽 B.超临界流体 C.过热蒸汽 2.T温度下的过冷纯液体的压力P(a ) A.>()T P s B.<()T P s C.=()T P s 3.T温度下的过热纯蒸汽的压力P( b ) A.>()T P s B.<()T P s C.=()T P s 4.纯物质的第二virial系数B() A 仅是T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 5.能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程,必须 至少用到() A.第三virial系 数B.第二virial 系数 C.无穷 项 D.只需要理想气 体方程 6.液化石油气的主要成分是() A.丙烷、丁烷和少量 的戊烷B.甲烷、乙烷 C.正己 烷 7.立方型状态方程计算V时如果出现三个根,则最大的根表示() A.饱和液摩尔体积 B.饱和汽摩尔体积 C.无物理意义

8. 偏心因子的定义式( ) A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。(D )强度性质无偏摩尔量 。 12. 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。 13. 二元溶液,T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 14. 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

(A) 化工热力学期末试卷

化学化工学院《化工热力学》课程考试试题(A 卷) 2013-2014学年 第一学期 班级 时量120分钟 总分100分 考试形式:闭卷 一、填空题(24分,每空1.5分) 1、写出热力学基本方程式dU= ;dA = 。 2、几个重要的定义公式: A= ; H= ;G=__________。 3、对理想溶液,ΔH=_______,ΔS=________。 4、热力学第一定律的公式表述(用微分形式): 。 5、等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________+0ln 11=γd x 。 6、化工热力学研究的主要方法包括: 、 、 。 7、以压缩因子表示的三参数对应态原理的关系式: 。 8、朗肯循环的改进的方法: 、 、 。 二、选择题(每个2分,共22分,每题只一个选择项是正确答案) 1、纯物质的第二virial 系数( ) A 、仅是温度的函数 B 、是温度和压力的函数 C 、 是温度和体积的函数 D 、是任何两强度性质的函数 2、泡点的轨迹称为( ) A 、饱和汽相线 B 、汽液共存线 C 、饱和液相线 3、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 浓度的减小而减小,则B 的偏摩尔体积将随A 浓度的减小而( ) A 、增加 B 、减小 C 、不变 D 、不一定 4、关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( ) A 、活度是相对逸度,校正浓度,有效浓度; B 、理想溶液活度等于其浓度。 C 、活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。 D 、γi 是G E /RT 的偏摩尔量。 5、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是( )。 为混合物的逸度)) (; ; ; L2V1V2L1L2 L1V2122f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V (????).(????)(????).(=======11 6、关于偏摩尔性质,下面说法中不正确的是( ) A 、纯物质无偏摩尔量。 B 、T 与P 一定,偏摩尔性质就一定。

化学工程与工艺专业《化工热力学》模拟考试考题A(答案)

华东理工大学20 -20 学年第 学期 《化工热力学》课程模拟考试试卷 A (答案) 开课学院:化工学院,专业:化学工程与工艺 考试形式:闭卷,所需时间: 120分钟 考生姓名: 学号: 班级: 任课教师: 1.当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。 ( × ) 2.纯物质的三相点随着所处压力的不同而改变。 ( × ) 3.用一个相当精确的状态方程,就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。 ( × ) 4.气体混合物的V irial 系数,如B ,C ,…,是温度和组成的函数。 ( √ ) 5.在一定压力下,纯物质的泡点温度和露点温度是相同的,且等于沸点。( √ ) 6.对于理想溶液,所有的混合过程性质变化均为零。 ( × ) 7.在二元系统的汽液平衡中, 若组分1是轻组分,组分2是重组分,若温度一定,则系统的压力随着1x 的增大而增大。 ( × ) 8.偏摩尔焓的定义可表示为()[] [],,,,j i j i i i i T p n T p n nH H H n x ????? ?== ??? ??????。 ( × ) 9.Gibbs-Duhem 方程可以用来检验热力学实验数据的一致性。 ( √ ) 10.自然界一切实际过程总能量守恒,有效能无损失。 ( × ) 11.能量衡算法用于过程的合理用能分析与熵分析法具有相同的功能。( × ) 12.当化学反应达到平衡时,反应的Gibbs 自由焓变化值G ?等于零。 ( √ ) 二、单项选择题(共20分,每小题2分) 1.指定温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则物质的状态为:( D ) (A) 饱和蒸汽; (B) 超临界流体; (C) 压缩液体; (D) 过热蒸汽 2.单元操作的经济性分析中,功耗费用和下列哪个因素有关( C )。 (A) 理想功; (B) 有效能; (C) 损耗功; (D) 环境温度

化工热力学习题集(附标准答案)

化工热力学习题集(附标准答案)

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模拟题一 一.单项选择题(每题1分,共20分) 本大题解答(用A 或B 或C 或D )请填入下表: 1. T 温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体的状态为(C ) A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P ( A ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P ( B ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅是T 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 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程,必须至少用到( ) A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是( A ) A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根,则最大的根表示( B ) A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式( A ) A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( B ) A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ????????? =- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( C ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。(D )强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (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。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案

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X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 v 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 ____ p s(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);一定温度下的泡点与露点,在p-T 图上是________ 的(重叠/分开),而在p-V图上是______ 的(重叠/分开);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 ___________ ;纯物质汽液平衡时,压力称为 ______ ,温度称为_____ 。 5、正丁烷的偏心因子3 =0.193,临界压力p c=3.797MPa时,则在T r=0.7时的蒸汽压为 _____________ M P a 6* 、状态方程通常分为三类,分别是___________ ,________ , ________ 。7*、在状态方程的分类中,RK 方程属于 ______________ ,virial 方程属于 _________ 。 8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的,vdW方程的形式是p二RT(V _ b)_ a/ V, RK方程的形式为___________________ 。 三、计算题 1、将1mol甲烷压缩贮于容积为0.125m3,温度为323.16K的钢瓶内,问此甲 烷产生的压力有多大?分别用(1)理想气体状态方程;(2)RK方程计算。已 知甲烷的临界参数为T C=190.6K, p c=4.60MPa RK方程中a=0.42748RT;5/p c, b=0.08664 RT c/p c。 解: 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm的钢弹内,钢弹浸于温度为65C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T c=405.6K,p c=11.28MPa,

化工热力学复习题及答案

第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?,如一体积等于2V 的绝热刚性容器,被一理想的隔板一分为二,左侧状 态是T ,P 的理想气体,右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后,由于Q =W =0, 0=U ?,0=T ?,0=H ?,故体系将在T ,2V ,0.5P 状态下达到平衡,()2ln 5.0ln R P P R S =-=?,2ln RT S T H G -=-=???,2ln RT S T U A -=-=???) 2. 封闭体系的体积为一常数。(错) 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对) 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。) 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积相等, 初态和终态的温度分别为T 1和T 2,则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?;同样,对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。) 6. 自变量与独立变量是一致的,从属变量与函数是一致的。(错。有时可能不一致) 三、填空题 1. 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 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章P-V-T关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体,必须经过冷凝的相变化过程。(错。可以通过超临界流体区。) 2. 当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。(错。若温度也大于临界温度时,则是超临 界流体。) 3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大,饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。(对。则纯物质的P -V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。) 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。(错。纯物质的三相平衡时,体系自 由度是零,体系的状态已经确定。)

化工热力学复习题(附答案)

化工热力学复习题 一、选择题 1. T 温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体的状态为( C ) A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅是T 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 3. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( B ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( C ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。 (D )强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (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。 7. 二元溶液,T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) 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 9.关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) (A )活度是相对逸度,校正浓度,有效浓度;(B) 理想溶液活度等于其浓度。 (C )活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。(D )任何纯物质的活度均为1。 (E )r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10.等温等压下,在A 和B 组成的均相体系中,若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加,则B 的偏摩尔体积将(B ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11.下列各式中,化学位的定义式是 ( A ) 12.混合物中组分i 的逸度的完整定义式是( A )。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ; D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 13. 关于偏摩尔性质,下面说法中不正确的是( B ) A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B .偏摩尔焓等于化学位 C .偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ

化工热力学习题集(附答案)

模拟题一 1. T 温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体的状态为( c ) A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P ( a ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P ( b ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B ( a ) A 仅是T 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 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程,必须至少用到( a ) A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是( a ) A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根,则最大的根表示( ) A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式( ) A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。

化工热力学试题

《化工热力学》试题(一) 一、填空题(10分): 1. 纯物质的P-V-T 图上,高于临界压力和临界温度的区域称为 。 2. 写出偏摩尔性质i γln 对应的溶液性质 。 3. 工作于温度为T 1的高温热源和温度为T 2的低温冷源之间的可逆热机的效率为 。 4. 理想溶液混合过程的=?id H 。 5.对于二组分汽液两相平衡体系来说,其体系的自由度为 。 二、判断题(14分) 1. 理想气体混合物就是一种理想溶液。( ) 2. 三参数对应态原理由于两参数对应态原理是因为前者适用于任何流体。( ) 3. 吸热过程一定使系统熵增,反之熵增过程也是吸热过程。( ) 4. 纯物质的气液平衡常数K =1。( ) 5. 对于一个绝热不可逆过程,可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵的变化。( ) 6. 混合物气液相图中的泡点曲线表示的是饱和气相,而露点曲线表示的是饱和液相。 ( ) 7. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。( ) 三、选择题(16分) 1. 对于一给定的物质来说,virial 方程中的virial 系数与( )有关。 A .温度 B .压力 C .密度 D .体积 2.对于一均相物质,其H 和U 的关系为 A .U H ≤ B .U H > C .U H = D .不能确定 3.气液平衡关系i S i i x P Py =的适用条件是: A .无限制条件 B .低压条件下的非理想液相 C .理想气体和理想溶液 D .理想溶液和非理想气体 4.已知乙炔在7.0=r T 时,其对比饱和蒸汽压为0.0655,则乙炔的偏心因子为: A .0.195 B .0.184 C .0.084 D .0.127 5.偏心因子是从下列定义的:

化工热力学 例题 与解答(12)

第4章 非均相封闭体系热力学 一、是否题 1. 偏摩尔体积的定义可表示为{}{}i i x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠? ??? ????=???? ???=,,,,?。 2. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。 3. 理想气体混合物就是一种理想溶液。 4. 对于理想溶液,所有的混合过程性质变化均为零。 5. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。 6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。 7. 体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。 8. 对于理想溶液的某一容量性质M ,则__ i i M M =。 9. 理想气体有f=P ,而理想溶液有i i ?? =?。 10. 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,总热力学能为原两气体热力学能之和,总熵为原来两气体熵之和。 11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液,则混合过程的温度、压力、焓、热力学 能、吉氏函数的值不变。 12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数,故理论上i γ与压力无关。 13. 在常温、常压下,将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后,其总体积为 30 cm 3。 14. 纯流体的汽液平衡准则为f v =f l 。

15. 混合物体系达到汽液平衡时,总是有l i v i l v l i v i f f f f f f ===,,??。 16. 均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有 ∑= i i t M n M 。 17. 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。 18. 二元混合物,当01→x 时,1*1→γ,∞→11γγ,12→γ,∞=2*2/1γγ。 19. 理想溶液一定符合Lewis-Randall 规则和Henry 规则。 20. 符合Lewis-Randall 规则或Henry 规则的溶液一定是理想溶液。 21. 等温、等压下的N 元混合物的Gibbs-Duhem 方程的形式之一是 0ln 0 =??? ? ??∑ =i i N i i dx d x γ。(错。0ln 0 =??? ? ??∑ =j i N i i dx d x γ,N j ~1∈) 等温、等压下的二元混合物的Gibbs-Duhem 方程也可表示成0ln ln * 2 211=+γγd x d x 。 22. 二元溶液的Gibbs-Duhem 方程可以表示成 () () ?? ???????=-==? ? ? ======)1() 0()1()0(210 121111111ln x P x P E x T x T E x x T dP RT V P dT RT H dx 常数常数γγ 23. 下列方程式是成立的:(a )111 1ln ?ln f f RT G G -=-;(b) 1111ln ln γ+=-x RT G G l l ;(c)v l v l f f RT G G 1111?ln ?ln -=-;(d)???? ??=→1111?lim 1x f f x ;(e)??? ? ??=→110,1?lim 1x f H x Solvent 。 24. 因为E H H =?,所以E G G =?。 25. 二元溶液的Henry 常数只与T 、P 有关,而与组成无关,而多元溶液的Henry 常数则与T 、 P 、组成都有关。

化工热力学考试题目三

化工热力学考试题目3 一、选择题 1、关于化工热力学用途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.优化工艺过程; C.预测反应的速率; D.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; E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。 2、纯流体在一定温度下,如压力低于该温度下的饱和蒸汽压,则此物质的状态为( )。 A .饱和蒸汽 B.饱和液体 C .过冷液体 D.过热蒸汽 3、超临界流体是下列( )条件下存在的物质。 A.高于T c 和高于P c B.临界温度和临界压力下 C.低于T c 和高于P c D.高于T c 和低于P c 4、对单原子气体和甲烷,其偏心因子ω,近似等于( )。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 5、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。 6、关于化工热力学研究内容,下列说法中不正确的是( ) A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究 7、分) ,400K 的2N 1kmol 体积约为( ) A 3326L B 332.6L C 3.326L D 3 m 8、下列气体通用常数R 的数值和单位,正确的是( ) A K kmol m Pa ???/10314.83 3 B kmol K C K atm cm /3 ? D K kmol J ?/ 9、纯物质 PV 图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于( )。 A. -1 B. 0 C.1 D. 不能确定 10、对理想气体有( )。 0)/.(??T P H B 0)/.(=??T P H C 0)/.(=??P T H D 11、对单位质量,定组成的均相流体体系,在非流动条件下有( )。 A . dH = TdS + Vdp B .dH = SdT + Vdp C . dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp

化工热力学习题集-周彩荣

《化工热力学》习题集 郑州大学化工学院 周彩荣 2008.12.

第二章 流体的p-V-T 关系和状态方程 一、问答题: 2-1为什么要研究流体的pVT 关系? 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域,以及该区域的特征;同时指出其它重要的点、 线、面以及它们的特征。 2-3 要满足什么条件,气体才能液化? 2-4 不同气体在相同温度压力下,偏离理想气体的程度是否相同?你认为哪些是决定偏离理想气 体程度的最本质因素? 2-5 偏心因子的概念是什么?为什么要提出这个概念?它可以直接测量吗? 2-6 什么是状态方程的普遍化方法?普遍化方法有哪些类型? 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 2-9如何理解混合规则?为什么要提出这个概念?有哪些类型的混合规则? 2-10状态方程主要有哪些类型? 如何选择使用? 请给学过的状态方程之精度排个序。 二、计算题:(说明:凡是题目中没有特别注明使用什么状态方程的, 你可以选择你认为最适宜的方程,并给出理由) 2-1. 将van der Waals 方程化成维里方程式;并导出van der Waals 方程常数a 、b 表示的第二维里 系数B 的函数表达式 2-2. 维里方程可以表达成以下两种形式。 21(pV B C Z RT V V = =+++……1) 21''(2pV Z B p C p RT ==+++……) 请证明:'B B RT = 2'2 ()C B C RT ?= 2-3. 某反应器容积为,内装有温度为的乙醇45。现请你试用以下三种 方法求取该反应器的压力,并与实验值(2.75)比较误差。 (1)用理想气体方程;;(2)用RK 方程;(3)用普遍化状态方程。 31.213m 0 227C .40kg MPa 2-4. 容积1m 3的贮气罐,其安全工作压力为100atm ,内装甲烷100kg ,问: 1)当夏天来临,如果当地最高温度为40℃时,贮气罐是否会爆炸?(本题用RK 方程计算)

北京化工大学《化工热力学》2016 2017考试试卷A参考答案

北京化工大学2016——2017学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷 班级: 姓名: 学号: 任课教师: 分数: 一、(2?8=16分)正误题(正确的画√,错误的画×,标在[ ]中) [√]剩余性质法计算热力学性质的方便之处在于利用了理想气体的性质。 [×]Virial 方程中12B 反映了不同分子间的相互作用力的大小,因此120B =的气体混合物,必定是理想气体混合物。 [√]在二元体系中,如果在某浓度范围内Henry 定律适用于组分1,则在相同的浓度范围内,Lewis-Randall 规则必然适用于组分2。 [×]某绝热的房间内有一个冰箱,通电后若打开冰箱门,则房间内温度将逐渐下降。 [×]溶液的超额性质数值越大,则溶液的非理想性越大。 [×]水蒸汽为加热介质时,只要传质推动力满足要求,应尽量采用较低压力。 [×]通过热力学一致性检验,可以判断汽液平衡数据是否正确。 [×]如果一个系统经历某过程后熵值没有变化,则该过程可逆且绝热。 二、(第1空2分,其它每空1分,共18分)填空题 (1)某气体符合/()p RT V b =-的状态方程,从 1V 等温可逆膨胀至 2V ,则体系的 S ? 为 21ln V b R V b --。 (2)写出下列偏摩尔量的关系式:,,(/)j i E i T p n nG RT n ≠?? ?=?? ???ln i γ,

,,(/)j i R i T p n nG RT n ≠???=??????ln i ?, ,,(/)j i i T p n nG RT n ≠?? ?=?? ???i μ。 (3)对于温度为T ,压力为P 以及组成为{x}的理想溶液,E V =__0__,E H = __0__,/E G RT =__0__,ln i γ=__0__,?i f =__i f __。 (4)Rankine 循环的四个过程是:等温加热(蒸发),绝热膨胀(做功), 等压(冷凝)冷却,绝热压缩。 (5)纯物质的临界点关系满足0p V ??? = ????, 220p V ???= ???? ,van der Waals 方程的临界压缩因子是__0.375__,常见流体的临界压缩因子的范围是_0.2-0.3_。 二、(5?6=30分)简答题(简明扼要,写在以下空白处) (1)简述如何通过水蒸汽表计算某一状态下水蒸汽的剩余焓和逸度(假定该温度条件下表中最低压力的蒸汽为理想气体)。 剩余焓: ①通过线性插值,从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓值; ②从饱和蒸汽表中查得标准状态时的蒸发焓vap H ?(饱和液体的焓-饱和蒸汽的焓); ③通过00()T ig ig ig p p T H C dT C T T ?=≈-? 计算理想气体的焓变; ④通过R ig vap H H H H ?=-?-?得到剩余焓。 逸度: ①通过线性插值,从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓和熵并根据 G H TS =-得到Gibbs 自由能(,)G T p ; ②从过热蒸汽表中查得最低压力时的焓和熵,计算得到Gibbs 自由能 0(,)ig G T p ;

化工热力学试题

一、 单项选择题(每题3分,共30分): 1.关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是( B ) 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。 2.下列关于G E 关系式正确的是( C )。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 3.下列偏摩尔自由焓表达式中,错误的为( D )。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=;C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 4.下述说法哪一个正确? 某物质在临界点的性质( D ) (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。 5.关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (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。 6.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 B 。 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 7.对于流体混合物,下面式子错误的是 D 。 A B 、 i i i V P U H += C i i V i i U U = D 、理想溶液的i i S S = i i G G = 8.由纯组分形成理想溶液时,其混合焓ΔH id B 。 A. >0; B. =0; C. <0 ; D. 不确定。 9.体系中物质i 的偏摩尔体积i V 的定义式为: D 。 A.i j n v T i i i n V V ≠??=,,][ B .i j n v T i i n V V ≠??=,,][总 C .i j n p T i i i n V V ≠??=,,][ D. i j n p T i i n V V ≠??=,,][总 10.混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 C 。 A.i i f x f ∧ ∑=; B. i f f ∧ ∑=; C. ln i i i x f x f ∧ ∑=ln ; D. ln 0 ln f x f i ∑=

化工热力学英文习题

Michigan State University DEPARTMENT OF CHEMICAL ENGINEERING AND MATERIAL SCIENCE ChE 821: Advanced Thermodynamics Fall 2008 1. (30) A thermodynamicist is attempting to model the process of balloon inflation by assuming that the elastic casing behaves like a spring opposing the expansion (see below). The model assumes that the piston/cylinder is adiabatic. As air (following the ideal gas law) is admitted, the spring is compressed. The pressure on the spring side of the piston is zero, so that the spring provides the only force opposing movement of the piston. The pressure in the tank is related to the gas volume by Hooke’s law P ? P i = k (V – V i ) where k = 1E-5 MPa/cm 3, P i = 0.1 MPa, T i = 300K, and V i = 3000 cm 3, Cv = 20.9 J/mol K, independent of temperature, and the reservoir is at 0.7 MPa and 300K. Provide the balances needed to determine the gas temperature in the cylinder at volume V = 4000cm 3. Perform all integrations. Do not calculate the gas temperature, but provide all equations and parameter values to demonstrate that you could determine the gas temperature. 2. (30) Consider two air tanks at the initial conditions shown below. We wish to obtain work from them by exchanging heat and mass between the tanks. No gas may be vented to the atmosphere, and no heat may be exchanged with the atmosphere. Reversible devices may be used to connect the two tanks. Provide the balances necessary to calculate the maximum work that may be obtained. Perform all integrations. Do not calculate the work value, but provide all equations and parameter values to demonstrate that you could determine the work value. C p = 29.3 J/molK. Use the ideal gas law. Tank A 400 K 5 bar 6 m 3 Tank B 200 K 0.1 bar 10 m 3

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