化工热力学题库答案.pdf

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1、化工热力学考试试卷（附答案）一、填空题（每题 2 分）1.正丁烷的偏心因子=0.193，临界压力 pc=3.797MPa，在 Tr=0.7 时的蒸汽压为_ MPa 2.混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是_ 3.剩余性质实质相同的温度和压力下_热力学性质之差；超额性质是指_热力学性质之差 4.气体从高压到低压作绝热可逆膨胀时T_,S_，理想气体流过节流阀时，T_,S_ 5.由热力学第二定律可知，过程的不可逆性越大，过程的熵产S_，损耗功WL_ 二、选择题（每题 2 分）1.在 90，1atm 下，苯（1）甲苯（2）汽液平衡系统可以视为完全理想体系，此条件下蒸汽压 ps1=1.343atm，ps

2、2=0.535atm，则汽液平衡组成 x1,y1分别是（）A.0.576;0.773 B.0.773;0.576 C.0.424;0.227 D.0.227;0.424 2.熵产S 是由_而引起的 A.体系与环境间热量交换 B.体系与外界功的交换 C.体系内部的不可逆性 D.体系与外界的物质交换 3.冬天要给寝室供热取暖，消耗 500Wh 的电量，采用可逆热泵循环（空调），电热器两种供热方式，哪种供热量多？（）A.热泵 B.两者相等 C.电热器 D.有争议，无法比较 4.下面哪种做法不利于提高朗肯循环热效率？（）A.提高汽轮机进汽温度 B.提高汽轮机进汽压力 C.提高汽轮机出汽压力 D.抽出汽

3、轮机部分蒸汽用于加热锅炉供水 5.对于无热溶液，下列各式成立的是_ A.SE=0,VE=0 B.SE=0,AE=0 C.GE=0,AE=0 D.HE=0,GE=-TSE 6.苯（1）环己烷（2）在 303K，0.1013MPa 下形成 x1=0.3 的溶液，此条件下V1=89.96cm3/mol,V2=109.4cm3/mol,V _ 1=91.25cm3/mol,V _ 2=109.64cm3/mol,溶液的超额体积为 _cm3/mol.A.0.55 B.-0.24 C.-0.55 D.0.24 7.化工热力学中有各种状态方程，如 RK 方程，理想气体状态方程，vdW 方程，SRK 方程，P

4、R 方程，请为它们的计算准确性排序（）A.RKPRSRKvdW理想气体状态方程 B.PRSRKRKvdW理想气体状态方程 C.PRvdWSRKRK理想气体状态方程 D.SRKPKPRvdW理想气体状态方程 8.下列关于逸度的说法不正确的是（）A.逸度可称为校正压力 B.逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度 C.逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 D.逸度课代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 9.立方型状态方程有多种形式，其中对摩尔体积 V 的三次展开式中，若解得 V 有三个实根，则最大的根表示（）A.气相摩尔体积 VV B.液相摩尔体积 VL C.无实际物理意义 D.气相摩尔体积与液

5、相摩尔体积之和 10.下列化工热力学研究特点的说法不正确的是（）A.研究体系为实际状态 B.处理方法以理想状态为标准态加以校正 C.解释微观本质及其产生某种现象的内部原因 D.应用领域是解决工程中的能量利用及平衡问题 三、计算题（每题 15 分）1.某二组元液体混合物在 298K 和 1.0133105Pa 下的焓可用下式表示：式中 H 单位为 Jmol。试确定在该温度、压力状态下（a）用 x1表示H _1和H _2；（b）纯组分焓 H1和 H2的数值；（c）无限稀释下液体的偏摩尔焓H _1 和H _2的数值。2.试将以下形式的 RK 方程改写成普遍化形式，并计算在 300K，3.704MPa

6、 时异丁烷的摩尔体积 式中 h=B/Z,B=bp/RT,A/B=a/bRT1.5，a 和 b 为 RK 方程参数。（参考热力学数据：KTr1.408，papc610648.3）3.已知某含组分 1 和 2 的二元溶液的 GE/RT=B X1 X2，B 可视为常数，50 下达汽液平衡时能形成共沸物，现测得 50下 =14.7,P1S=0.0174MPa,P2S=0.0667MPa，汽相可视为理想气体。试求：（1）ln1 和 ln2表达式（以 Xi为变量）（4 分）（2）常数 B 值（3 分）；（3）50下恒沸点组成和平衡蒸汽总压（即平衡压力）（7分）；（4）G 表达式（以 Xi为变量）（4 分）

7、。212121510150100 xxxxxxH111AhZhBh4.某一蒸汽动力循环装置，锅炉压力为 4MPa，冷凝器工作压力为 0.004MPa。进入透平机的是过热蒸汽，温度为500。（1）若此循环为理想郎肯循环，试求循环的热效率和汽耗率。（2）若过热蒸汽通过透平机进行实际的不可逆绝热膨胀过程，排出乏汽的干度为 0.92，试求此实际过程的郎肯循环的热效率和汽耗率。（参考热力学数据：4MPa、500过热蒸汽 1110901.7,3.3445KkgSkgkJH 0.004MPa 乏汽 14.2554kgkJHsv 146.121kgkJHsl 114746.8KkgkJSsv 114226.0

8、KkgkJSsl）四、论述题（10 分）有人说，学好化工热力学的首要问题是突出课程的一条主线Gibbs 函数 G，谈谈你对这个观点的认识。参考答案 一、1.0.2435 2.lnf=xiln(fi/xi)3.真实气体与理想气体 真实溶液与理想溶液 4.0 5.越大 越大 二、ACACD ABDAC 三、1.解：（1）因为：故：又：所以：求微分：故：（2）将 x1=1 及 x1=0 分别代入上式，得纯组分焓 H1 和 H2。121 xx311111111545150151011150100 xxxxxxxxHpTdxdMxMM,1111pTdxdMxMM,112pTdxdHxHH,1111pTd

9、xdHxHH,11221,11545xxHpTmolJxxxxxxH31212113111101510515451545150molJxxxxxH312113112101501545545150molJH1001molJH1502（3）和 是指在 x1=0 及 x1=1 时的 及 将 代入上式，得：将 代入上式，得：2、解：得 分别将 B 及 A/B 值代入题给形式的 RK 方程，则 735.0crTTT 102.0crppp)1(8283.711hhhZ 可得Zh011967.0 令011967.0,1hZ 得01311.0,9126.0hZ 01312.0,9119.0hZ molmpZR

10、TV/1014.610704.3300314.89119.0335 3、解：（1）ln1=BX2 2,，ln2=BX1 2（2）6878.27.14ln1lnlnlim01Bx（3）恒沸时X1=Y1,X2=Y2,sPxPy1111和sPxPy2222ssPP2211 ssPP2211lnlnlnln与121 xx联立求解 1H2H1H2H01xmolJH105111xmolJH1602crTT Trr0.08664 pBT1.5r4.9340ABT1.5r114.93401111AhhZhBhhhTrr0.08664phZT0667.0ln6878.20174.0ln6878.22122xx得

11、75.0;25.021xx 2225.06878.275.06878.22221110667.075.00174.025.0eePxPxPss =0.01973+0.05918=0.07891Mpa （4）)lnln(221121xxxxxBxRTGGGidE 4、该过程在 T-S 图上如下图所示.1 状态：高压水，4Mpa，水近似不可压缩pVHHOH1612 336110)004.04(10004.1HH 4 状态：过热蒸汽，4Mpa，500114140901.7,3.3445KkgSkgkJH 5 状态：乏汽，0.004Mpa 11450901.7KkgkJSS 154.2554kgkJH

12、sv 16546.121kgkJHHsl 1154746.8KkgkJSsv 11654226.0KkgkJSSsl 设状态 5 乏汽的干度为 x，则 svslxSSxSS5545)1(0901.74746.84226.0)1(xx 解得 x=0.828 对焓有)(9.21354.2554828.046.121)828.01()1(1555kgkJxHHxHsvsl 6 状态：116164226.0,46.121KkgkJSkgkJH 若为理想郎肯循环：45 过热蒸汽可逆绝热膨胀过程，轴功为 1544.1309)9.21353.3445()(kgkJHHWs 56 乏汽冷凝，放热 156044

13、.20149.213546.121kgkJHHQ 61 饱和水升压过程，泵耗功 16361012.410)004.04(10004.12kgkJpVHHWOHp 且16147.125012.446.121012.4kgkJHH 由于泵耗功很少，可忽略不计。14 水吸热成过热蒸汽，吸热量 11483.331947.1253.3445kgkJHHQ 理想循环效率 3910083.3319012.44.1309)(QWWQWPSN 汽耗率 1176.239.130536003600hKWkgWSSCN 若过程为不可逆绝热膨胀：蒸汽在透平机中绝热膨胀至5状态，由乏汽的干度可求出5状态焓值。1576.2

14、3594.255492.046.121)92.01(kgkJH 这时循环效率为 6.3210083.3319012.476.23593.3445)()(6154QHHHHQWN 实际汽耗率 1133.35.108136003600hkWkgWSSCN 四、参考答案;Gibbs函数TSHG是贯穿于化工热力学课程的一条主线。热力学性质计算中引入了剩余 Gibbs 函数)ln(RSRTHRTGGRRRR和过量 Gibbs 函数)ln(iiiEEEExRSRTHRTGG，它们分别为逸度系数和活度系数与系统剩余Gibbs 函数和过量 Gibbs 函数联系起来。相平衡、化学反应平衡与 Gibbs 函数的关系是使系统达到平衡后总的 Gibbs 函数的变化量0tG，而对于理想功和有效能则可视为是某种形式的系统状态（T,P)和环境状态),(PT的 Gibbs 函数变化量，即),()()(1212TpTGSSTHHWid),()()(pTpTGSSTHHEXph.