化工热力学 习题（10级）
第 二 章
1. 用R-K 方程和普遍化三参数压缩因子法计算1公斤甲烷在273K 及400510Pa ?下的体积。
2. 用下列方法计算200℃及10510Pa ?下异丙醇气的压缩因子与体积。
(1)取至第三维里项内的维里方程，实验测定的维里系数 B = -388cm 3/mol,
C = -26000cm 6/mol 2
(2)用普遍化第二维里系数法
已知：异丙醇 Tc=508.2K Pc =50510Pa ? ω=0.700
3.合成尿素所用二氧化碳压缩机入口气体流量为28200NM 3/h ，压缩后出口压力为15.5MPa （绝对压力），出口温度为393 K 。若吸入气体以纯二氧化碳计，求出口操作状态下的体积流量。
4.用下述方法计算10 MPa,743 K 时水蒸汽的比容
（1）理想气体定律； （2）R-K 方程； （3）一种普遍化方法； 并将所得结果与水蒸汽表比较。
5.一耐压容器中半充以在正常沸点状态的液氮，然后将容器密闭，加热至295 K 。已知正常沸点的液氮摩尔体积为34.7cm 3/mol ，求加热后的容器中压力。
6.试用R-K 方程计算含70.5% H 2、28.5% N 2、1.0% CH 4
（摩尔分数）的混合气体在30MPa 、100℃条件下的摩尔体积。
第 三 章
1.用普遍化三参数压缩因子法计算15 MPa,555 K 时正丁烷的逸度系数和逸度，以及与同一温度，0.1MPa 理想气体状态间的焓差、熵差。
2. 通常计算元素气体的热力学性质时，一种方法规定在298.15K 及1510Pa ?下这种元素气体的焓与熵为零，试 用普遍化第二维里系数法求O 2 在300510Pa ?，500℃下
的焓，熵和逸度。35229.97 4.186
10 1.67410/p C T T J mol K *--=+?-?? 3. 一容器内的液体水和蒸汽在1MPa 压力下处于平衡状态，质量为1kg 。假如容器内液体和蒸汽各占一半体积，试求容器内的液体水和蒸汽的总焓。
4. 有温度为423.15K ，压力为0.15MPa 的蒸汽8kg ，经过活塞－气缸设备等温可逆压缩到正好处于饱和气体状态的终态，试求过程的热效应Q 和功W 。
5. 有人用A 和B 两股水蒸汽通过绝热混合获得0.5MPa 的饱和蒸汽，其中A 股是干度
为98％的湿蒸汽，压力为0.5MPa ，流量为1kg/s ；而B 股是473.15K ，0.5MPa 的过热蒸汽，试求B 股过热蒸汽的流量该为多少？
第 四 章
1. 用热力学观点分析下列两个关系式是否正确？；
21111();V V a b a x bx -=+--()22222V V a b a
x bx -=+--，式中a 与b 是T 与P 的函数，V 1与V 2是纯组分1与2的摩尔体积。
2. 试计算323K 和20KPa 时等分子混合的甲烷（1）－正己烷（2）体系的第二维里系数和两个组分的逸度系数。
3. 在25℃，20×105Pa 条件下，二元溶液中组分1的逸度f 1可表示为f 1 = 50x 1-80x 12+40x 13。式中f 1的单位为105 Pa ，x 1为组分1的摩尔分数。试求（1）纯组分1 的逸度f 1和逸度系数φ1；（2）组分1的亨利常数k 1；（3）指定温度与压力，且已知f 1的表达式，如何求得f 2的表达式？
4. 在25℃，0.1013MPa 下，n 2 mol 的NaCl （2）溶于1Kg H 2O （1）中所形成的溶液
的总体积nV(cm 3)与n 2的关系为
试求n 2 = 0.5 mol 时，H 2O 和NaCl 的偏摩尔体积 12V V 和
5.在473K 、5MPa 下两气体混合物的逸度系数可表示为： ()122ln 1y y y φ=+
式中y 1和y 2为组分1和2的摩尔分率，试求 12ln ln φφ及 的表达式，并求出当y 1 =y 2=0.5
时，
12f f 及各为多少？ 第 五 章
1. 今有94℃的热水连续地从一储桶以0.2273 M 3/min 的速度泵送，泵用电机的功率为
1.492 kw ，热水在途中流经一热交换器，以10080 kcal/min 的速度放出热量，并输送到比第一储桶高15米的第二储桶中去，试求输往第二储桶的水温。已知：94℃热水的密度为96
2.8 kg/m 3
2.设有10kg 水被下述热流体加热，从288 K 加热到333 K ，计算热流体的熵变，被加热的水的熵变以及总熵变。
（1）3.4×105Pa 的饱和蒸汽； （2）3.4×105Pa ，450K 的过热蒸汽； (3)与10kg ,333K 的热水完全逆流换热； (4)与最小量的370K 热水完全顺流换热。假如（1）、
（2）两种情况下蒸汽冷凝但不过冷。
3. 1摩尔理想气体在400K 由105Pa 经等温不可逆压缩至10?105
Pa ，压缩过程的热被移1.5
2222
1001.3816.625 1.7730.1194nV n n n =+++
至300K的储热器。实际压缩功比可逆压缩功多20%，计算气体的熵变，储热器的熵变及总熵变，计算该过程损失功。
4. 今有773K，100×105Pa的过热蒸汽进入高压汽轮机绝热膨胀做功，设冷凝器的压力为0.04×105Pa，试求：(1)可逆绝热膨胀（乏汽为湿蒸汽）(2)不可逆绝热膨胀（乏汽为饱和蒸汽）时体系与环境总火用和总火无的变化。
5. 某化肥厂用废热锅炉回收二段转化气的热量，转化气进，出废热锅炉的温度为1000℃和380℃，废热锅炉进口水温55℃，产生40×105Pa，440℃的过热蒸汽，若不计散热损失，问废热锅炉产汽量为多少公斤？求这一回收余热过程的损失功和热力学效率。已知转化气在1000℃和380℃间平均恒压热容为36 kJ/kmol·k，转化气的流量为5160 NM3/吨氨。
现若令产生的过热蒸汽通过汽轮机做功，做功后的乏汽为1.0×105的饱和蒸汽，试求此过程的理想功，损失功和热力学效率。
6. 蒸汽常因管路保温不善，在输送过程中冷凝，试计算1kg， 4.5×105Pa的饱和蒸汽冷凝成同压下的水时的散热损失和损失功，假定环境温度为25℃。并说明为何两者的数值不同？
7. 一车间要利用300K、8.1×105Pa的空气和－195.95℃的液氮来产生20kg/s 、－162.15℃、1.55×105Pa的低温空气。拟采取的方案有两个：（1）空气先经节流阀节流膨胀到1.55×105Pa，再经冷却器，用液氮冷却至所需温度－162.15℃; （2）不采用节流膨胀，而是使空气先在等熵效率为80％的透平机中膨胀做功，然后进入换热器冷却至－162.15℃。试求（1）、（2）两方案中冷却器的热负荷以及过程的总熵增，两种方案的损失功，将它们进行比较并分析原因。液氮的汽化潜热自查。T0=298K
8. 某换热器完全保温。热流体的流量为0.042kg/s，进、出换热器时的温度分别为150℃、35℃，其等压热容为4.36kJ/kg.K。冷流体进、出换热器时的温度分别为25℃、110℃，其等压热容为4.69kJ/kg.K。试计算冷、热流体火用的变化、过程的损失功和热力学效率。若将热流体进口温度改为287℃，其余条件不变，计算此时冷、热流体火用的变化、过程的损失功和热力学效率，比较计算结果并分析原因。
第六章
1 .一蒸汽动力装置的锅炉供应30×105Pa，430℃的过热蒸汽给汽轮机，汽轮机的额定功率为15×104KW。乏汽在0.10×105Pa的压力下排至冷凝器，假定汽轮机的等熵效率为80％，冷凝器出口的是饱和液体，循环水泵将水打回锅炉是可逆绝热过程，求：(1)每公斤蒸汽对外所做的功;(2) 此动力循环中蒸汽的质量流量；(3)蒸汽从锅炉吸收的热量;(4) 水泵消耗的功; (5) 循环的热效率。
2. 1 kg 273K, 6MPa 的空气，通过节流阀减压至1MPa ，求减压后空气的温度。如果通过膨胀机也减压至1MPa ，膨胀机的效率是80%，则空气膨胀后的温度是多少？设环境温度是298K ，计算这两个过程的损失功。
3. 某氨蒸汽压缩制冷循环蒸发温度为－15℃，冷凝温度为27℃，离开蒸发器的蒸汽为饱和蒸汽，压缩为不可逆绝热过程，其定熵效率为0.85，已知可逆绝热压缩终态的焓为1657.66kJ/kg,计算冷冻系数及冷冻量为1.4×104kJ/h 时压缩所需的功率。
4. 试用T －S 图求空气初温分别为300K 及230K 时，下列条件等焓及等熵膨胀过程的终温，以及产生的温度降ΔT H 及ΔTs ，列表比较两种情况的降温效果。 （1）从80atm 膨胀至20atm (2) 从20atm 膨胀至5atm
第 七 章
1. 丙酮（1）—甲醇（2）二元溶液超额自由焓的表达形式为12/E G RT Bx x =，纯物质的Antoine
（安妥因）方程表示如下：12795.817ln 14.39155230.002
s p t =-+ 23644.297
ln 16.59381,239.765s s i p p kPa t t =-+的单位单位℃
试求：（1）假如气相可看作理想气体，B=0.75，温度为60℃下的p-x-y 数据。（2）气相可看作理想气体，B=0.64，压力为75kPa 下的t-x-y 数据。
2. （1）混合蒸汽的组成（摩尔分率）如下：甲烷0.05，乙烷0.10，丙烷0.30，异丁烷0.55。
试确定该混合物在26.7℃时的泡点压力和露点压力。
（2）确定上述混合物在26.7℃与1.033MPa 时气相所占的比率及气相组成。
第 八 章
1. 试计算在700K 和30.39MPa 下合成氨反应的平衡组成。已知反应物为75%H 2 和25%N 2（均为摩尔分率），反应混合物可假定为理想的气体溶液，反应的平衡常数为0.0091。
2. 制造合成气的方法之一，是使甲烷与水蒸汽按以下反应式进行气相催化反应：422()()()3()CH g H O g CO g H g +→+
通常出现的副反应为水煤气变换反应：222()()()()
CO g H O g CO g H g +→+ 假设上述两个反应，在下列所规定的条件下均达到平衡，试问：
（1） 制造合成气时，反应器中达到的最高温度是600K 还是1300K 合适？
（2） 制造合成气应该在0.1013还是在10.13下较好？为什么？
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)
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
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
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。
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)
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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
一、名词解释 节能:应用技术上可行、经济上合理、环境和社会可以会接受的方法，来合理有效地利用能源。本质：充分、有效地发挥能源的作用. 能源：可以直接或通过转换为人类生产与生活提供能量和动力的物质资源。 技术节能: 又称间接节能，指通过合理调整，优化经济结构、产业结构和产品结构提高产品质量，节约使用各种物资等途径而达到的节约效果。 结构节能:又称直接节能，它指能源系统流程各环节中，由于加强企业经济管理和节能科学管理，减少跑、冒、滴、漏；改革低效率的生产工艺，采用新工艺、新设备、新技术和综合利用等方法，提高能源有效利用率从而降低单位产品能源消耗所实现的节能。 完全热力学平衡:同时满足热平衡、力平衡和化学平衡。 不完全热力学平衡:只满足热平衡、力平衡的平衡 可避免用损失:技术上和经济上都可避免的用损失。 不可避免用损失:不可避免“火用”损失是技术上和经济上不可避免的最小“火用”损失，要么技术上无法实现，要么经济上不可行。 EL=AVO(可避免)+INE(不可避免) 效率: 收益的用与耗费的用的比值，ηe=E收益/E耗费ηe= E收益/E耗费=（E耗费-EL）/E耗费=1-EL/E耗费=1-ζ 实用效率:ηe’=E收益/(E耗费-INE) 夹点技术是以化工热力学为基础，以经济费用为目标函数，对过程系统整体进行优化设计和节能改造的技术。 网络夹点:现行网络中，若单股冷、热流体传热温差到达规定的最小传热温差的点称为网络夹点。 零改动方案:改造过程中仅以增加换热器面积来回收热量而不改动换热网络结构的方案 一改动方案: 改造过程中引起换热网络结构一次改动的方案。 过程夹点:对过程进行分析时所确定的夹点。 热负荷回路:在网络中从一股物流出发，沿与其匹配的物流找下去，又回到此物流，则称在这些匹配的单元之间构成热负荷回路。 阈值:并非所有的换热网络问题都存在夹点，只有那些既需要加热公用工程、又需要冷却公用工程的换热网络问题才存在夹点要一种公用工程的问题，称为阈值问题。 二、问答题 1. 简述我国的能源资源状况及其特点 经济发展速度快，人均水平低；能源消费总量大，人均能耗低；能源消费结构以煤为主，脱离世界能源消费的主流； 能源消费引起的污染物排放，已使环境不堪重负；能源资源相对贫乏，长期能源供应面临严重的短缺； 能源利用效率低，存在巨大节能潜力；能源问题是保证中国未来经济、环境可持续发展的一个重要问题。 2. 能源按来源分可分为哪几类？试简述之 （1）来自地球以外天体的能量主体：太阳辐射能。目前所用能源的绝大多数。目前所用能源的绝大多数。生物质能、煤炭、石油、天然气、水能、风能、海洋能、 （2）地球本身蕴藏的能量地热能、原子核能（3）地球和其他天体相互作用的能量潮汐能 3. 能源按使用状况可分为哪几类？试简述之 （1）常规能源:开发技术较成熟、生产成本较低、大规模规生产和广泛利用的能源。如煤炭、水力、石油、天然气等 （2）新能源:目前尚未得到广泛使用，有待科学技目前尚未得到广泛使用，有待科学技术的发展，以便将来更经济有效开发的能源效的。如太阳能、地热能、潮汐能等。 4. 能源按转换和利用层次可分为哪几类？试简述之 按能源的转换和利用层次分: 一次能源、二次能源、终端能源（1）一次能源：自然界自然存在的未经加工自然界自然存在的未经加工或转换的能源。如石油、天然气、风能等。又分为可再生能源(如风能、生物质能、水能、太阳能等）和非再如风能、生物质能、水能、太阳能等）（2）二次能源：为满足生产工艺或生活上的需要，为满足生产工艺或生活上的需要，由一次能源加工转换形成的能源产品。如电、煤气等。（3）终端能源：通过用能设备供消费者使用的能源。 5. 能源按对环境的污染程度可分为哪几类？试简述之 (1) 清洁能源：无污染或污染小的能源。如太阳能、风能、水力、海洋能、氢能、气体燃料等。风能、水力、海洋能、氢能、气体燃料等。（2）非清洁能源：污染大的能源。如煤炭、石油等。 6. 简述化工节能减排的意义
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 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
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》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》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）
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 ∑=
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 ；
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