第二章 流体的P-V-T 关系
一、 判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式
1. 熵增原理的表达式为：0≥?S （ × ）
熵增原理的表达式应该为：0≥?隔离系统S
2. 二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数（√ ）
二阶舍项维里方程可以适用于压力不高的气体的pVT 关系计算，由于逸度系数的计算需要使用相
应条件下的状态方程，因此二阶舍项维里方程可以用于压力不高（小于1.5MPa ）情况下的纯物质逸度系数的计算。
3. RK 方程中，常数b a ,的混合规则分别为
∑∑==i
i
i M i
i
i M b y b a y a （ × ）
习惯上，用于RK 方程中常数b a ,的混合规则分别为
∑∑∑==i
i
i M i
ij
j i j
M b y b a y y a
4. 纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。
（ × ） （可以直接变成固体。）
5. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（ × ） （可以通过超临界流体区。）
6. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。
（ × ） （若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。）
7. 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。
（这是纯物质的汽液平衡准则。）
（√ ） 8. 纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。
（ × ） （只有吉氏函数的变化是零。）
9. 气体混合物的virial 系数，如B ，C …，是温度和组成的函数。
（√ ） （对。）
10. 在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。
（ × ） (简单流体系指一类非极性的球形流体，如Ar 等，与所处的状态无关。) 11. 可逆过程的有效能守恒。 ( √ ） 12. 稳态稳流过程的能量积累为零，熵的积累为零。 （ √ ）
13. 纯物质的第二维里仅仅是温度的函数。 （ √ ） 14. 对于一个绝热不可逆过程，其熵变可以设计一个可逆过程来计算。 （ √ ） 15. 实际操作中，不可能有可逆过程，故实际过程总是熵增过程。 （ √ ）
二、选择题
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，则气体的状态为（ ）
(C 。参考P －V 图上的亚临界等温线。)
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 。参考P －V 图上的亚临界等温线。）
3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P
（B 。参考P －V 图上的亚临界等温线。）
4. 纯物质的第二virial 系数B
（A 。virial 系数表示了分子间的相互作用，仅是温度的函数。）
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 。要表示出等温线在临界点的拐点特征，要求关于V 的立方型方程）
6. 对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是 (A ) A 相同的 B 不同的
7. 对于纯物质，一定温度下泡点与露点，在P －T 图上是 ( A ) A 重叠的 B 分开的 8． 对于纯物质，一定温度下泡点与露点，在P-V 图上是 ( B ) A 重叠的 B 分开的 9. 泡点的轨迹称为 ( A ) A 饱和液相线 B 饱和汽相线 10. 露点的轨迹称为 ( B ) A 饱和液相线 B 饱和汽相线
A. >()T P s
B. <()T P s
C. =()T P s
A. >()T P s
B. <()T P s
C. =()T P s
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
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 纯物质的P －V 相图
P C V C
11. 对于混合物，PR 方程常数a 的表达式∑∑==-=
313
1
)1(i j ij jj ii j
i
k a a y
y a 中的相互作用参数k ij ，i ＝j 时，
其值 ( A )
A 为1
B 为0
C 从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理 12. 对于混合物，PR 方程常数a 的表达式∑∑==-=
313
1
)1(i j ij jj ii j
i
k a a y
y a 中的相互作用参数k ij ，i ≠j 时，
其值 ( C )
A 为1
B 为0
C 从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理 13. 纯物质的偏心因子是根据（ B ）来定义的。
A ．分子的对称性 B. 蒸汽压的性质 C. 分子的极性 D. 分子的缔合性 14.纯物质的临界参数是由（ A ）来确定。
A.实验
B.计算
C.查表
D.经验公式
三、填空题（4分/题，共20分）
1. 偏心因子的定义是__ ω=-lgP s
-1.0 _，其含义是[]
7.0)(lg )(lg =-=r T s r s
r P P 该流体简单流体
ω ，其物理意义是___分子的非球形程度。__
2.维里方程的压力多项式形式为__Z = 1+ b P + c P 2
+…__，体积多项式形式为__Z =1 + B / V
+ C /V 2 + …______。
3. R-K 方程的基本形式是0.5()RT a
P V b T V V b =-
-+，其常数2 2.50.42748c c
R T a P =。 4. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均为零，数学上可以表示为()()点在C V P T 0
=??和
()
()点在C V P T
2
2
=??
。
5. 对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不同）；一定温度下的泡点与露点，在P －T 图上是重叠的(重叠／分开)，而在P-V 图上是分开的(重叠／分开)，泡点的轨迹称为饱和液相线，露点的轨迹称为饱和汽相线，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。
6. 简述对应态原理在对比状态下，物质的对比性质表现出较简单的关系。
7. 纯物质的第二
virial
系数
B
与
vdW
方程常数
a ，b
之间的关系为
???? ?
????? ??++-+=-???? ??+-+=--=-= 322222
211V b V RT a b V RT V a V b V b V RT V a b V RT P RT a b B 因为 四、名词解释（3分/题）
1.露点：在一定压力下,汽体物质出现第一滴液体时的温度。
2.泡点：在一定压力下,液体物质出现第一个气泡时的温度。
3.临界点：在任何条件下都不能液化的物质最低温度 。
4.偏心因子：
反映物质分子形状和物质极性大小的量度。
5.两参数普遍化状态方程： 用两个对比参数表示热力学性质的函数方程。
6.对比参数： 气体物质某一状态的状态参数与其对应的临界状态参数的比值。
7.混合规则： 混合气体的热力学性质与组成该混合气体每个纯组分的热力学性质之间的数学关系。
五、简答题（3分/题）
1．对于纯物质，为何状态方程可写成 P = f(T.V)的形式？
提示：根据相律,f = C –Ф + 2,C = 1,Ф = 1,f =2
六、计算题
1. 用virial 方程估算0.5MPa ，373.15K 时的等摩尔甲烷（1）-乙烷（2）-戊烷（3）混合物的摩尔体
积(实验值5975cm 3mol -1)。已知373.15K 时的virial 系数如下（单位：cm 3 mol -1），
399,122,75,621,241,20231312332211-=-=-=-=-=-=B B B B B B 。
解：混合物的virial 系数是
44
.2309
399
212227526212412022231
132332122132
3222121313
1
-=?-?-?----=
+++++==∑∑==B y y B y y B y y B y B y B y B y
y B ij
i j j i
298.597444.2305.0/15.373314.8/=-?=+=B P RT V cm 3 mol -1
2. 展开三元混合物的第二virial 系数B ，说明下标相同的virial 系数和下标不同的virial 系数的意义。 解：==
∑∑==ij
i j j
i B
y y B 3
13
1
311323321221323222121
222B y y B y y B y y B y B y B y +++++，其中，涉及了下标相同的virial 系数有321,,B B B ，它们表示两个相同分子间的相互作用；下标不同的virial 系数有312312,,B B B ，它们表示两个不同分子间的相互作用。
3. 用R-K 方程求29
4.3K 和1.?kPa 下甲烷的摩尔体积。已知实验值为
6
3
(1.01310,294.3)2370.27/V Pa K cm mol ?= 解：查附表知甲烷的特性参数为 190.6, 4.600,0.
c c T K p MPa w ==
= （1）应用R-K 方程计算甲烷的摩尔体积。 方法一：111A h z h B h ??
=
- ?-+??
（2-22） 0.7log() 1.0
r Tr p ω==--
b B
h V Z
=
= (2-25) 联立迭代得Z 值，再用PV=ZRT 求得V 。
方法二：已知R-K 方程为 0.5
()
RT a
p V b T V V b =
--+ （1） 将式（1）方程两边乘以
将上式写成迭代格式
2 2.52 2.560.52
3
(8.314)(190.6)0.427480.4274832224.610
c a c R T a kP m K kmol p -?==?=???? 6138.314190.60.08686
0.086640.029854.610
c c RT b m kmol p -?==?=??
取
则在T=294.3K 和p=1.0133
10kPa ?时摩尔体积的计算值与实验值的相对百分偏差为
P
)
b V (-()b V V PT )b V (a P RT b V /+--
=-21()()b V V PT b V a b P RT
V k k /k k +--+=+211
31
8.314294.3 2.41541013RT V m kmol P -?===?()()
11/232220.029858.314294.3
0.0298510131013294.30.02985k k k k V V V V +-?=
+-
??+()()1
0.18540.029852.44530.02985k k k k V V V V +-=-+()()3110.18542.41540.029852.4453 2.37042.41542.41540.02985V m kmol --=-=?+()()
3120.18542.37040.029852.4453 2.36902.37042.37040.02985V m kmol --=-=?+()
()31
30.18542.36900.029852.4453 2.36902.36902.36900.02985V m kmol --=-=?+31
2.3690V m kmol -=?2370.272369
100%0.054
2370.27
-?=
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
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
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
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 1、等熵膨胀后的温度一定是。 2、汽轮机出口压力下降，会使朗肯循环的效率 3、在相同温度区间工作的制冷循环，以逆卡诺循环的制冷系数为（最大、最小、不定） 4、在制冷循环中，所用的装置有，， 5、理想气体的微分节流效应系数（Joule-Thomson系数）等于，这也意味着节流前后理想气体的温度（降低、升高、不变，不确定）。 6、理想气体节流膨胀后，节流效应系数μH效应。 7、在相同温度区间工作的蒸汽动力循环，以卡诺循环的热效率为（最大、最小、不定）。 8、消耗外功，实现热由低温区向高温区传递的逆向循环中，维持低于环境温度操作的叫循环，维持高于环境温度操作的叫循环或循环。 9、为提高朗肯循环热效率可采用： 11、朗肯循环由以下几个部分构成：。 12、节流膨胀是：。 13、热泵是指 14、制冷是将体系的温度降低到的操作。 三、名词解释 1、制冷 2、节流膨胀 3、干度 4、自由度 四、作图及简答 1、改进朗肯循环的途径有哪些？ 2、请画出朗肯循环的示意图，并画出其在温熵图上的表示？ 3、μJ的变化对截流后温度的变化有何影响？ 4、试述蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响？ 5、画出双级复叠式制冷循环的实物图，指明设备的名称，并在TS图上作出制冷循环示意图 6、选择制冷剂应满足什么要求？ 7、简述吸收制冷循环的过程并画流程图 8、简述复叠式制冷循环的特点。 9、影响朗肯循环热效率的主要因素是什么？为什么回热循环能提高循环的热效率？ 10、卡诺循环中，冷热源温差越大，制冷系数是越大还是越小，为什么？ 11、选择制冷剂时要求制冷剂在大气压力下沸点要低，为什么？
五、计算题 1、某制冷机中采用氨做制冷剂，以25℃的饱和液体进入节流阀，离开阀的温度为-20℃，试求：（1）节流过程的有效能损失。（2）当节流过程中制冷剂从环境吸收4.2kJ/kg热量时，有效能的损失。设P0=0.1Mpa,T0=27℃For NH3 4、蒸气动力循环中锅炉产生的蒸汽压力为60×105Pa，温度为500℃，该蒸汽经节流做绝热膨胀后压力降至40×105 Pa,然后进入汽轮机作可逆绝热膨胀到排气压力0.06×105 Pa.（1）画出T-S图、H-P图（2）乏汽的干度（3）气轮机对外做的功（4）热力学效率 5、某柴油机的功率为35KW，该机热力循环的最高热源温度为1800K，低温热源温度为300K，每Kg柴油燃烧后放热为42705KJ，试求柴油的最低消耗量。如果实际循环的热效率为相应卡诺循环的40%，则柴油消耗量为多少？ 6、朗肯循环中水蒸气进气轮机的蒸气压力为50×105Pa，温度为360℃，乏气压力为0.1×105 Pa,为减少输出功率，采用锅炉出口的水蒸气先经过节流阀适当降压再送进气轮机膨胀作功，如果要求输出的功量降至正常情况的84%，问节流后进气轮机前的蒸汽状态？画出T-S 图 已知：P=50×105Pa, T=360℃时H=3188.7kj/kg,S=7.666 kj/kg.k P=0.1×105Pa时，饱和液体的H=191.83 kj/kg, S=0.6493 kj/kg.k 饱和蒸汽的H=2584.7 kj/kg, S=8.1502 kj/kg.k 7、朗肯循环中水蒸气进气轮机的蒸气压力为7000 kPa，温度为550℃，乏气压力为20 kPa, 汽轮机和泵的效率均为0.75，要求输出功率为100000 kW。 1）作出理想朗肯循环和实际朗肯循环TS图2）计算该循环的热效率3）确定蒸汽流量（吨/小时）
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。
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
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” 。
化工热力学（第三版） 习题解答集 朱自强、吴有庭、李勉编著
前言 理论联系实际是工程科学的核心。化工热力学素以概念抽象、难懂而深深印在学生的脑海之中。特别使他们感到困惑的是难以和实际问题进行联系。为了学以致用，除选好教科书中的例题之外，很重要的是习题的安排。凭借习题来加深和印证基本概念的理解和运用，补充原书中某些理论的推导，更主要的是使学生在完成习题时能在理论联系实际的锻炼上跨出重要的一步。《化工热力学》（第三版）的习题就是用这样的指导思想来安排和编写的。 《化工热力学》自出版以来，深受国内同行和学生的关注和欢迎，但认为习题有一定的难度，希望有一本习题集问世，帮助初学者更有效地掌握基本概念，并提高分析问题和解决问题的能力。为此我们应出版社的要求把该书第三版的习题解撰并付印，以飨读者。 在编写过程中除详尽地进行习题解答外，还对部分习题列出了不同的解题方法，便于读者进一步扩大思路，增加灵活程度；对部分有较大难度的习题前加上“*”号，如果教学时间较少，可以暂时不做，但对能力较强的学生和研究生也不妨一试。使用本题解的学生，应该先对习题尽量多加思考，在自学和独自完成解题的基础上加以利用和印证，否则将与出版此书的初衷有悖。 参加本习题题解编写的人员是浙江大学化工系的朱自强教授、南京大学化工系的吴有庭教授、以及李勉博士等，浙江大学的林东强教授、谢荣锦老师等也对本习题编写提供了有益的帮助。在此深表感谢。由于编写时间仓促，有些地方考虑不周，习题题解的写作方法不善，甚至尚有解题不妥之处，希望读者能不吝赐教，提出宝贵意见，以便再版时予以修改完善。
第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积id V 为 331 6 8.314(400273.15) 1.381104.05310 id RT V m mol p --?+= = =??? （2） 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5 ()() RT a V b V b p T pV V b -= +- + （E1） 其中 2 2.5 0.427480.08664c c c c R T a p RT b p == 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K, c p =4.60MPa ，将它们代入a, b 表达式得 2 2.5 6-20.5 6 0.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010 a ??= =???? 5 3 1 6 0.086648.314190.6 2.9846104.6010 b m m ol --??= =??? 以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 5 16 8.314673.15 2.9846104.05310 V -?= +?? 35 0.5 6 3 3 5 3.2217(1.38110 2.984610)67 3.15 4.05310 1.38110 (1.38110 2.984610) -----??-?- ??????+? 3 5 5 3 3 1 1.38110 2.984610 2.124610 1.389610m m ol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为
习题： 2－1．为什么要研究流体的pVT 关系？ 答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p 、体积V 和温度T 是流体最基本的性质之一，并且是可以通过实验直接测量的。而许多其它的热力学性质如内能U 、熵S 、Gibbs 自由能G 等都不方便直接测量，它们需要利用流体的p –V –T 数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过p –V –T 数据和热力学基本关系式进行计算。因此，流体的p –V –T 关系的研究是一项重要的基础工作。 2－2．理想气体的特征是什么？ 答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体。严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下，真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。 理想气体状态方程是最简单的状态方程： RT pV = 2－3．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？ 答：纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合： ???? ??-=r s r T p 11log α 其中，c s s r p p p = 对于不同的流体，α具有不同的值。但Pitzer 发现，简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过r T =0.7，1log -=s r p 这一点。对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙（简单球形分子）的s r p log 值之差来表征。 Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω，即 )7.0(00.1log =--=r s r T p ω 任何流体的ω值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。 2－4．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 升高而减小吗？ 答：正确。由纯物质的p –V 图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。 2－5．同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗？ 答：同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的Gibbs 自由能是相同的，这是纯物质气液
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
化工热力学复习题 一、填空题 1、与环境之间无物质传递的系统成为____________，它又可以分为___________和____________________。与环境之间有物质传递的系统称为_______________。与环境之间既无物质又无能量传递的系统称为______________。（P3） 2、按应用对象的差异，我们将应用部分划分为__________________、____________________和_____________________________。（P4） 3、热力学性质的表达主要有_______、_________和_____________三种形式。（P4） 4、流体的性质有_________________和__________________之分。（P5） 5、状态函数的特点是______________________________________________。（P6） 6、1Mpa=_____Pa=___bar=_____________atm=_______________mmHg。（P8） 7、普适气体常数R=______MPa·cm3·mol-1·K-1=_______bar·cm3·mol-1·K-1 =_________J·mol-1·K-1=_________cal·mol-1·K-1。（P8） 8、状态方程可以___________________________、_______________________和_____________________。（P12） 9、纯物质在一定温度（
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