《化工热力学》
习题解答
南京工业大学化学化工学院
2005
化工热力学习题
2-1.容积1m 3的贮气罐，其安全工作压力为100atm ，内装甲烷100kg ，问罐内最高温度不得超过多少度？如当地最高温度是40℃，问罐的 最大装料是多少kg ？（用R-K 方程计算） 解：1）由附录二查得甲烷的临界参数为 T C =190.6K ，p c =4.600Mpa
222310
60046190314842748042748
06
5225
22.....P T R .a .C
.C
=???==（Pa ·m 6·K 0.5
）/mol 2
56
10985210600461903148086640086640-?=???==.....p RT .b C C m 3/mol 33
102561016100?=?=
-.n mol
又???
????=+--=V b h )h h (bRT a h z .11151 即???
????
=??=+??--=--1866
01025611098521314810985222231135515.).(.h )h h (T ...h z . 用迭代法求解如下
迭代次数 T/K Z 0
194.9 1
1 406.9 0.4791 3 198.7 0.9807 · · ·
· · · 259.9 0.7500 262.7 0.7420 261.3 0.7460 261.3 0.7460
即罐内最高温度不得超过t=261.3-273.15=-11.85℃ 8
5
101471401527331481098522--?=+??=
=.)]
.(.[.RT
b
B ）???
???
?+--==????==-h h
.h z z .z ..z Bp h 134********
010013110010147158 用迭代法求解如下
迭代次数 z h 0 1 0.1162 1
0.8876 0.1309
2 0.8794 0.1321
3 0.8788 0.1321
z=0.8788 又p V =n ZRT
mol .....RTZ pV n 351042748788
01531331481100131100?=?????==
m=n ·M=4.427×103×16×10-3=70.8kg 此时罐的最大装料为70.8kg
2-2用下列方程求200℃，1.0133 MPa 时异丙醇的压缩因子与体积： （1）取至第三维里系数的Virial 方程，已知B=-388cm 3/mol, C=-26000cm 6/mol 2
(2)用普遍化第二维里系数关系式。（T C =508.2K ，P C =4.762MPa ，ω=0.7）
解：
)
2(12??+++==V
C V B RT PV Z )
1(''12??+++==P C P B RT
PV
Z )
3)(1(2??+++=V
C V B V RT P
1
即
8884
0100131101014111001311010863912
51458.).(...z =????-????-=--又RT
PV z =
mol /m .....P zRT V 3
351045310
01311015473314888840-?=????==
∴ 即压缩因子z=0.8884；体积V=3.45×10-3m 3/mol 2）： 1.0133
0.212784.762r c
P P P ===
则
1
4.2 4.2
0.1720.172
0.1390.1390.09324(0.9310)
r B T =-=-=- 010.39010.7(0.09324)0.4554C
C
BP B B RT ?=+=-+?-=-0.21278
1110.45540.8959
0.9310
C r C r BP P BP z RT RT T ≈+=+?=-?=
又RT
PV z =
473.150.9310
508.2
r C T T T ===0
1.6 1.6
0.4220.422
0.0830.0830.3901(0.9310)r B T =-=-=-
33
5
0.89598.314473.15 3.47810/10 1.01310
zRT V m mol P -??∴===??? 即压缩因子z=0.9022,体积V=3.5×10-3m 3/mol
2-3 将van der Waals 方程化成Virial 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。
2-7一个体积为0.283 m 3的封闭槽罐,内含乙烷气体，温度290K
，
压力2.48×103Kpa ，试问将乙烷加热到478K 时，其压力是多少？
解：由附录查得乙烷的临界参数。
T C =305.4K ，P C =4.884MPa ，V C =1.48×10-4 m 3/mol; ω=0.098，
1）T=290K ，P=2.48Mpa ∵T r =T/T c =0.95 P r =P/P c =0.51 ∴使用普遍化第二维里系数法。
795
095
051
0382301138230074009803750074
095017201390375095042200830024610....T P RT BP z .).(..B B RT BP ../..B ../..B r r C C C
C
..=?-=?+=-=-?+-='+=-=-='-=-=ω mol /m ....P zRT V 3
46
10729710
48229031487950-?=???== （验证：222510
4811072974
4
>=??=--...V r ∴使用普遍化第二维里系数法是正确的。）
2)T=478K, T r =478/305.4=1.5652 解法1：普遍化第二维里系数法。 11190113009801230113
0565211720139012305652142200830024610....B B RTc
BPc
.)./(..B .)./(..B ..-=?+-='+==-='-=-=ω
RT BP RT PV z mol /m .....B +
==?-=???-=
∴-110817510
884443053148111903
56
则
解法2：R-K 方程
2 2.52 2.56
0.5
2
6
0.427480.427488.314305.49.86(Pa 4.88410
C C R T a P -??===?mol
/m ../...P /RT .b C C 3
5
6105410884443053148086640086640-?=???==
=54.597×105-7.1341×105 =4.746Mpa
2-12将等摩尔氮气和甲烷的混合物在等温下从0.10133MPa ，-17.78℃压缩到5.0665 MPa 。试用普遍化第二维里系数的关系求4.5kg 的混合物，在两种状态下的体积各是多少？
解：设N 2与甲烷的摩尔数都为n ，则 28n+16n=4.5×103 解得n=102.3mol
273.1517.78255.37T K =-=
1)5
111.01310,255.37p Pa T K =?=时
CH 4: 0
1.6 1.60.4220.422
0.0830.0830.181(1.34)r
B T =-=-=-
1
4.2 4.2
0.1720.172
0.1390.1390.0887(1.34)
r B T =-=-= N 2: 0
1.6 1.60.4220.422
0.0830.0830.054(2.02)r
B T =-=-=-
1
4.2 4.2
0.1720.172
0.1390.1390.130(2.02)
r B T =-=-=
T r12=T/T c12=255.37/155.1=1.65
0153
116
8.314190.60.1810.008(0.0887) 6.2110/4.610
C C RT B B B m mol P ?-?=+=-+?=-??（）（0153
222222226228.314126.20.0540.04(0.13) 1.5110/3.39410
C C RT B B B m mol P ?-?=
+=-+?=-??（）（0.50.512112212()(1)(190.6126.2)155.1c c c T T T k K
=?-=?=12
1122()/2(0.2880.29)/20.289
ci c c Z Z Z =+=+=1212()/2(0.0080.04)/20.024
i ωωω=+=+=0
12
1.6 1.6
0.4220.4220.0830.0830.107(1.65)
r B T =-=-=-112 4.2 4.2
0.1720.172
0.1390.1390.118(1.65)
r B T =-
=-=
计算所需相关数据如下
又2222122111212B y B y y B y B ++= 即
kmol
/m .).(.).(..).(.B 322103630062105003400505020151050-=-?+-???+-?=99803725531481001311003630115
31111....).(RT P B z =????-+=+=-
2）6
2
25.066510,255.37p Pa T K =?=时 B 2=B 1=-0.0363m 3/kmol
362222(0.036310 5.066510110.9138.314255.37
B P z RT --???=+=+=?）
此时体积为0.0783m 3
0153
121212126
128.314155.10.1070.0240.118) 3.3410/3.95610
C C RT B B B m mol P ?-?=+=-+?=-??（）（
第三章
3.2试使用下列水蒸气第二维里系数数据计算在573.2K 和506.63Kpa 下蒸汽的z,R H 及R S
T/K 563.2 573.2 583.2 B/cm 3/mol -125 -119 -113
解：987.02
.573314.81063.50610119113
6=????-+=+=-RT BP z 解法1：
P P )T
B
(P R )T V (B P RT V RT BP RT PV Z ??+=???+=?+==
1 K .mol /m )T
B (mol
/m B 373610610119--?=?-=??
解法2：2RT BP
RT P )T B ()T Z (p p -??=??
P dP ))T
B (RT P RT BP (T P dP )T z (T RT H P P P P R ??+--=??-=??0200
(())P
R
P B
H B T dP T
?=-??
000()(1)
11[()]().().R P P P P P R
S T z dP dP
z R R T P P B B dP P
R T R T
B
S P
T
?=---???=-=-???=-????
3-3试运用适当的普遍化关系计算1mol 的1，3-丁二烯从2533.13KPa ，400K 压缩到12665.63KPa ，550K 时的
V U S H ????及,,。
解：查表得T C =425K ，P C =4.327Mpa ，195.0=ω
1）2533.13KPa 和400K 时
2
1
941.0425400==r T 585.010
327.41013.25336
3
=??=r P 用普遍化维里系数法
382.0422.0083.06
.10
-=-
=r
T B
791.0675
.06.20==r
r T dT dB 083.0172.0139.02
.4-=-
='r
T B
991.0722
.02.5=='r
r T dT B d 7748
.0)]991.0941.0083.0(195.0791.0941.0382.0[585.0)]([00
1-=?--?+?--?='-'+-=r
r r r r C R
dT B d T B dT dB T B p RT H ω mol
J RT H C R
/72.2737)7748.0(425314.8)7748.0(1-=-??=-?=5758.0)991.0195.0791.0(585.0)(01-=?+?-='
+-=r
r r R dT B d dT dB p R S ω)/(784.4)5758.0(314.8)5758.0(1K mol J R S R
?-=-?=-?= 3982.0)083.0(195.0382.00-=-?+-='+=B B RT Bp C
C
ω 4610252.3)10327.4/()3982.0(-?-=?-?=C RT B
3443
11088.9)1025.3(1013.2533400314.8m
B p RT V --?=?-+??=+=2）12665.63KPa 和550K 时
294.1425550==r T 927.210
327.41063.126656
3
=??=r P
用普遍化压缩因子法
查图得
2.2)(0
-=C
R RT H 3.0)(1-=C R RT H 3.1)(0
-=R
S R
2.0)(1
-=R
S R 01
2()() 2.20.195(0.3)2.259
R R R C C C
H H H RT RT RT ω=+?=-+?-=- 01
22()() 1.30.195(0.45) 1.3871.3878.31411.53/.R R R R
S S S R R R S J mol K
ω=+?=-+?-=-=-?=- m o l
J RT H C R
/06.7982)259.2(2-=-?= 查图得64.00
=z
201.z = 679020195064010....z z z =?+=?+=ω
3
43
210451.21063.12665550314.8679.0m P zRT V -?=???== 2
1
*
*
**2
1
550
5
22394400
8.165 5.5891015.13
[0.4031010]
2344099.16/17151.3/T P T H H H C dT
T T T T cal mol J mol
---?=-=?=-+
?-+?==? mol
J H H H H R
R /96.11906)
72.273706.7982(3.1715112*=+-+=-+?=?
*
*0*
ln 0p p R dT T C S S T
T P -+=?
2
1
**21
595502
2
3400ln 5.5891015.13104.18[0.403ln 8.16510]23
12665.63ln
2533.13
12665.63
8.65 4.188.314ln
2533.13
36.113.3822.80/T P T C p S dT R T p T T T T R J mol K
---?=--??=-+??+?+-
?=?-?=-=??
K
mol J S S S S R
R ?=---+=-+?=?/03.16)787.4()53.11(80.221
2*
34441210429.71088.910451.2m V V V ---?-=?-?=-=?
mol
/J .)....(.V P V P H PV H U 35113051088910132533104512106312665961190643431122=???-???-=--=-=--）
（）（???? 4311906.96,16.43/,
11305.35,7.42910H J S J K U J V m -?=?=?=?=-?答：
3-5已知饱和蒸汽和液态水的混合物在505K 下是平衡态存在，如果已知该混合物比容为41.70cm 3/g,根据蒸汽表上的数据计算（1）百分湿含量 （2）混合物的焓 （3）混合物的熵. 解：t=505-273.15=231.850C 时, 用内插法得到：
K
.kg /kJ .....S K .kg /kJ .....S kg /kJ ...H kg /kJ .....H g /cm .....V g /cm .....V g f g f g f 20148861850143768150214566268218507015281506099282803185028038150280429998185031034815012990396918507659815058712125118502991181502088133=?+?==?+?==?+?==?+?==?+?==?+?=
（1）7413969121251.x .)x (.=?+-?
5940.x =∴
∴百分湿含量为（1-0.594）х100%=40.6%
kg
/kJ ......H .H H g f 772070594
082803406029998594
040602=?+?=?+?=）（
K
kg /kJ ......S .S S g f ?=?+?=?+?=754594
0201486406062682594040603）（
3-7 试求服从Van der waals 状态方程的气体膨胀系数β和等温
压缩系数κ的表达式,并证明V
p T β
κ
???=
?
???
解: vdw 方程2RT a p V b V =--,变换为()21a T p V b R V ??=?+- ???
()()3233211111
21(2)()p p V T
V T V V a a V b p V R V V R V V a a V b p V V β???=?=?=? ???-???????
???-++ ?
???????
???=????
?--++ ???
???
?
()()()
()()()2322
33321111121121
2T T
V p
V p V V RT a V V V b V a p V b a V V V b V b V V a a V b p V V κ???=-?=-?=-? ???????
?? ?-+?????-????
=-?????+- ???
????-+-??????
-=????
?--++ ???
???
? 第二问： 由上面计算可得
()R
R V V b V b V
βκ==
--
而根据vdw 方程,直接计算p 对T 的偏导可得:
V p R T V b ???
=
??-??
所以，V p T βκ
???= ????
3-8试用普遍化方法计算丙烷气体在378K ，0.507Mpa 下的剩余焓与熵。
解：K T C
8.369=
Pa P C 610246.4?=
152.0=ω
1194.0246
.4507.0===∴c r P P P ; 022.1==C r T T T ∴用普遍化维里系数法 3246.0422.0083.06
.10
-=-
=r
T B
6379.0675
.06.10==r
r T dT dB 01798.0172.0139.02
.4-=-
='r
T B
6448
.0722
.02.5=='r
r T dT B d 00
[()]
8.314369.80.1194[0.3246 1.0220.63790.152(0.01798 1.0230.6448)396.26/R C r r r r r
dB dB H RT P B T B T dT dT J mol
ω''∴=-+-=???--?+?--?=-
)
/(7305.0)6448.0152.06379.0(314.81194.0)
(20
K mol J dT dB dT dB R P S r
r R
?-=?+??-=+-=ω
第四章
二、是非题
1. 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。
（对。即常数===),(,?P T f f x f f i
i i id i ） 2. 理想气体混合物就是一种理想溶液。（对）
3. 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。（错。V ，H ，U ，C P ，C V 的混合过程性质变化等于零，对S ，G ，A 则不等于零）
4. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。因id E M M M -=）
5. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。（错。理想溶液的活度系数为1）
6. 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。（错。
同于3）
7. 对于理想溶液的某一容量性质M ，则__
i i M M =。（错，同于3）
8. 理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ??=?。（对。因i i i i i i id
i id i P
f
Px x f Px f ??====??）
9. 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。（错。总熵不等于原来两气体的熵之和） 10. 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．（错。理论上是T ，P ，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为T 和组成的函数）
11. 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。（错。混合过程的体积变化不等于零，或超额体积（对称归一化的）不等于零）
12. 纯流体的汽液平衡准则为f v =f l 。（对）
13. 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 ===,,??。（错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）
14. 当0→P 的极限情况下，气体的f/p 比值趋于无穷，其中f 是逸度。（错。
1/lim 0
=→p f P ）
15. 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 。
（错。应该用偏摩尔性质来表示）
16. 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。（对。） 17. 理想溶液一定符合Lewis-Randall 规则和Henry 规则。（对。） 18. 符合Lewis-Randall 规则或Henry 规则的溶液一定是理想溶液。（错，
如非理想稀溶液。）
19. 因为E H H =?，所以E G G =?。（错，后者错误，原因同于3） 20. 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。（对，因?
??
? ??=→110,1?lim 1x f
H x Solvent ，因为，二元体系，,1021→→x x 时，组成已定）
21. 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 ≠≠?
???
????=???? ???=,,,,?。(错。因
对于一个均相敞开系统，n 是一个变数，即(){}0,,≠??≠i
n P T i n n )
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
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 _____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ω=，临界压力p c=时，则在T r=时的蒸汽压为___________MPa。 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=RT/(V －b)－a/V2，RK方程的形式为____________________。 三、计算题 1、将1mol甲烷压缩贮于容积为，温度为的钢瓶内，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=，p c=。RK方程中a=，b= RT c/p c。 解： 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T c=，p c=,V c=mol，ω=。RK方程中a=，b= RT c/p c。Virial方程中B(0)=－；B(1)=－。 解： 3、试分别用下列三种方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。(1) 用理想
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。）
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（ ） 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 dln γ2/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 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 15．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 ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）的偏摩尔量。
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
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。
简答题 1． 当压力趋近于零时,实际气体趋近于理想气体，根据剩余性质的定义，能否说其剩余体积趋近于零？ 不能。V Ｒ=(Ｚ-1)ＲT/p, Z 为Ｔ，p 的函数，在等温下对p →0展开得到维里方程:Z ＝１+(B/ＲＴ）＊p ＋(C-B ２)／(RT ） 2 *p ２+o(p 3) 因此当p →０时,(Z-1)/ｐ→B/R Ｔ, V R →B ２． 理想气体分别经等温可逆压缩和绝热可逆压缩后,何者焓值为高?试在压焓图上标示。 等熵。在气相区压焓图上的斜率：等温线为负值而等熵线为正值。 ln 1S p H pV ???= ????，ln 1(1)T p H pV T β???= ? ?-??，对理想气体βT=1，压焓图上等温线为竖直线。 3. 某二元体系Ａ＋B,以Lew ｉs-Ｒand ａll 规则为基准定义活度,若活度系数一为正偏差（γA >1）,一为负偏差(γB <1），是否不符合G ｉｂbs －Duhem 关系？ 可能出现，并不破坏G ｉbbs-Ｄuhem 关系。如Margules 模型参数一正一负时。 4. 常温下一密闭容器中水与其蒸气达到平衡，若向其中充入惰性气体，若保持温度不变，请问水蒸气的量会增加还是减少? 增加。判断逸度之消长。液相逸度与压力的关系,P ｏynting 因子。 ５. 说明空气中水的饱和湿度关系y=P ｓat (T)/Ｐ的成立条件。其中y 为空气中水的摩尔分数,Ｐsat 为温度T 下的饱和蒸汽压，T 和P 为环境温度、压力。 空气中的水蒸汽(Ｔ,Ｐ,y)与其凝结液相(T,P,x)中的水达到平衡，则逸度相等:??g l w w f f = 气相视作理想气体混合物:??(,,) g w w f T p y py py ?=≈ 液相视为纯水并忽略压力的影响：* **?(,)(,)sat p liq l sat sat sat w w p V f f T p T p p dp p RT ?==≈? 6． 二元体系Ａ+B 在等温等压下处于气液平衡,由１mol 液相（ｘA =０.4）和0.１mo ｌ(y A =0.7)汽相组成。若向该系统加入0．5mo ｌ的A ，保持温度压力不变,当再次达到平衡时会出现什么变化？（提示:数量与组成) 组成不变,液相量减少。 根据气液平衡的自由度可知两相组成不变。通过质量守恒可计算得到液相量减少。 （两种概念化设想可不通过计算判断: 1．设想加入xA=0.４或xA=0.7混合物时如何变化; ２. 设想液相0.4挥发为气相0.7，液相xA 会下降,这正好可以通过加入的Ａ补充;反之若气相冷
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 , 0 lim →p [f ^i /P]=1 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
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 ∑=
化工热力学期末考试题一 （附答案） 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（ ） 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. >()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 （ ） 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” 。
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 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=，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 B C D 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mol,则此过程的焓变为（）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和V 1可逆地变化至P 2， 则，等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1 ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝，临界压力为p c ＝，则在Tr ＝时的蒸汽压为（ ）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( (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
化工热力学期末试题（A）卷 2007~2008年使用班级化学工程与工艺专业05级 班级学号姓名成绩 一．选择 1．纯物质在临界点处的状态，通常都是 D 。 A．气体状态 B．液体状态 C．固体状态D．气液不分状态 2．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 B 。 A. 可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T 行 为的问题。 B．可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题。 C．可以从容易获得的物性数据（P、V、T、x）来推算较难测定的数据（ H，U，S，G ） D．可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的P-V-T的问题。 3．虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质，从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。. A 。 A．正确 B．错误 4．甲烷P c=,处在P r=时，甲烷的压力为 B 。 A．B． MPa； C． MPa
5．理想气体的压缩因子Z=1，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体 的压缩因子 C 。 A ． 小于1 B ．大于1 C ．可能小于1也可能大于1 6．对于极性物质，用 C 状态方程计算误差比较小，所以在工业上 得到广泛应用。 A ．vdW 方程，SRK ； B ．RK ，PR C ．PR ，SRK D ．SRK ，维里方程 7．正丁烷的偏心因子ω=，临界压力P c = 则在T r =时的蒸汽压为 2435.0101==--ωc s P P MPa 。 A 。 A ．正确 B ．错误 8．剩余性质M R 的概念是表示什么差别的 B 。 A ．真实溶液与理想溶液 B ．理想气体与真实气体 C ．浓度与活度 D ．压力与逸度 9．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 A 。 A ．dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ．dH = -SdT + Vdp D ．dH = -TdS -Vdp 10．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 A 。 A ．(S/V)T =R/(v-b ) B ．(S/V)T =-R/(v-b) C ．(S/V)T =R/(v+b) D ．(S/V)T =P/(b-v) 11．吉氏函数变化与P-V-T 关系为()P RT G P T G x ig ln ,=-，则x G 的状态应该为
一、 单项选择题（每题1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（ ） 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 = B 0ωB 1 B ．B = B 0 ω + B 1 C ．BP C /（RT C ）= B 0 +ωB 1 D ．B = B 0 + ωB 1 3．下列关于G E 关系式正确的是（ ）。 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 4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ ）。 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 ≠? ???????=-,, 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
第二篇模拟试题与参考答案
化工热力学模拟试题(1)及参考答案 一（共18分） 判断题（每题3分） 1 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小。 ( ) 2 若某系统在相同的始态和终态间，分别进行可逆与不可逆过程，则?S 不可逆>?S 可逆。 ( ) 3 由三种不反应的化学物质组成的三相pVT 系统，达平衡时，仅一个自由度。 ( ) 4 热量总是由TdS ?给出。 ( ) 5 不可逆过程孤立系统的熵是增加的，但过程的有效能是减少的。 ( ) 6 物质的偏心因子ω是由蒸气压定义的，因此ω具有压力的单位。 ( ) 二（共16分） 简答题（每小题8分） 1 Virial 方程()2 11''==+++??????pV Z B p C p RT ()212= =+++??????pV B C Z RT V V 如何证明： B B RT '= 22C B C (RT)-'= 2 水蒸气和液态水的混合物在505K 下呈平衡态存在，如果已知该混合物的比容为3-141cm g ?，根据蒸气表的数据计算混合物的焓和熵。已知在该温度下的饱和水蒸气性质 为： 三（15分） 用泵以756kg h ?的速度把水从45m 深的井底打到离地10m 高的开口储槽中，冬天为了防冻，在运送过程中用一加热器，将-131650kJ h ?的热量加到水中，整个系统散热速度为-126375kJ h ?，假设井水为2℃，那么水进入水槽时，温度上升还是下降？其值若干？假设动能变化可忽略，泵的功率为2马力，其效率为55％（1马力＝735W ）（视为稳流系统）。 四（20分） 一个Rankine 循环蒸气动力装置的锅炉，供给2000kPa ，400℃的过热蒸气透平，其流量-125200kg h ?，乏气在15kPa 压力下排至冷凝器，假定透平是绝热可逆操作的，冷凝器出口为饱和液体，循环水泵将水打回锅炉也是绝热可逆，求：（1）透平所做的功？（2）水泵所做的功？（3）每千克蒸气从锅炉获得的热量？已知2000kPa ，400℃过热蒸气的热力 学性质为：-1H 29452J g .=?，-1-1 S 71271J g K .=??；15kPa 压力下的乏气热力学性质为： 21kg cm -?、27℃压缩到268kg cm -?，并经级间冷却到27℃，设压缩实际功率1224kcal kg -?， 求级间冷却器应移走的热量，压缩过程的理想功、损耗功与热力学效率，设环境温度为27℃。已知甲烷的焓和熵数据如下：
本科生期末考试试卷统一格式（16开）： 20 ～20 学年第 学期期末考试试卷 《化工热力学 》（A 或B 卷 共 页） （考试时间：20 年 月 日） 学院 专业 班 年级 学号 姓名 一、 简答题（共8题，共40分，每题5分） 1. 写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。 答：封闭系统的热力学第一定律：W Q U +=? 稳流系统的热力学第一定律：s W Q Z g u H +=?+?+?22 1 2. 写出维里方程中维里系数B 、C 的物理意义，并写出舍项维里方程的 混合规则。 答：第二维里系数B 代表两分子间的相互作用，第三维里系数C 代表三分子间相互作用，B 和C 的数值都仅仅与温度T 有关；舍项维里方程的混合规则为：∑∑===n i n j ij j i M B y y B 11，() 1 ij ij ij cij cij ij B B p RT B ω+= ，6.10 422.0083.0pr ij T B - =，2 .41 172.0139.0pr ij T B -=，cij pr T T T =，()()5 .01cj ci ij cij T T k T ?-=，cij cij cij cij V RT Z p = ，()[]3 3 1315.0Cj ci cij V V V +=，
()cj ci cij Z Z Z +=5.0，()j i ij ωωω+=5.0 3. 写出混合物中i 组元逸度和逸度系数的定义式。 答：逸度定义：()i i i f RTd y p T d ?ln ,,=μ （T 恒定） 1?lim 0=??? ? ??→i i p py f 逸度系数的定义：i i i py f ??=φ 4. 请写出剩余性质及超额性质的定义及定义式。 答：剩余性质：是指同温同压下的理想气体与真实流体的摩尔广度性质之差，即：()()p T M p T M M id ,,-='?；超额性质：是指真实混合物与同温同压和相同组成的理想混合物的摩尔广度性质之差，即： id m m M M -=E M 5. 为什么K 值法可以用于烃类混合物的汽液平衡计算？ 答：烃类混合物可以近似看作是理想混合物，于是在汽液平衡基本表达 式中的1=i γ，i v i φφ=?，在压力不高的情况下，Ponding 因子近似为1，于是，汽液平衡表达式化简为：v i s i s i i i id i p p x y K φφ==。由该式可以看出，K 值仅仅与温度和压力有关，而与组成无关，因此，可以永K 值法计算烃类系统的汽液平衡。 6. 汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么？ 答：根据逸度系数的计算方程，需要选择一个同时适用于汽相和液相的状态方程，且计算精度相当。这种方程的形式复杂，参数较多，计算比较困难。
化工热力学试题（B）卷 （2003~2004年度第二学期化学工程与工艺专业01级，2004.6） 学号姓名成绩 一．选择题（每题1分） 1．超临界流体是下列 A 条件下存在的物质。 A．高于T C和高于P C B．高于T C和低于P C C．低于T C和高于P C D．T C和P C 2．对理想气体有 C A. (?H/?P)T<0 B. (?H/?P)T>0 C. (?H/?P)T=0 3. 混合气体的第二维里系数C A . 仅为T的系数 B. T和P的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数 4.某气体符合P=RT/(V-b)状态方程,从V1等温可逆膨胀至V2,则体系的熵变为 C A. RTln(V2-b)/(V1-b) B. 0 C. Rln(V2-b)/(V1-b) D. RlnV2/V1. 5.对于蒸汽动力循环要提高热效率，可采取一系列措施，以下说法不正确的是 B , A.同一Rankine循环动力装置，可提高蒸气过热温度和蒸汽压力 B.同一Rankine循环动力装置，可提高乏气压力。 C.对Rankine循环进行改进，采用再热循环。 D.对Rankine循环进行改进，采用回热循环。 6.作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去 B , A.锅炉加热锅炉进水B．回热加热器加热锅炉进水 C.冷凝器加热冷凝水 D.过热器再加热 7.某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器的出口P,T，现T比原冷凝压力下的饱和温度低了5度，其它 不变,则制冷循环 A 。 A.冷量增加，压缩功耗不变； B.冷量不变，压缩功耗减少 C.冷量减少，压缩功耗减小； D.冷量增加，压缩功耗增加 8.二元非理想极稀溶液,其溶质和溶剂分别遵守A A. Henry定律和Lewis--Randll规则. B. Lewis--Randll规则和Henry定律. C.拉乌尔规则和Lewis--Randll规则. D. Lewis--Randll规则和拉乌尔规则. 9.. 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 C , 式中B0，B1可由T r计算出。 A. B=B0B1ω B. B=B0+B1ω C. BP c/RT=B0+B1ω D. B=B0ω+B1