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（ ）
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‖ 。 （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
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。
16．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：( )
A. 增加
B. 减小
C. 不变
D. 不一定 17．下列各式中，化学位的定义式是 ( )
18．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是 。
A. dG ___
i =RTdlnf ^
i , 0
lim →p [f ^
i /(Y i P)]=1 B. dG ___
i =RTdlnf ^
i , 0
lim →p [f ^
i /P]=1
C. dG i =RTdlnf ^i , 0
lim →p f i =1 ； D. dG ___i =RTdlnf ^i , 0
lim →p f ^
i =1
19．关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ ）
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 20．下列关于ΔG 关系式正确的是（ ）
A. ΔG = RT ∑X i ln X i
B. ΔG = RT ∑X i ln ^
a i C. ΔG = RT ∑X i ln γi D. ΔG = R ∑X i ln X i
二、填空题
1. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均等于__ 0 ___，数学上可以表示为
________________________和________________________。
2. 根据Pitzer 提出的三参数对应态原理，计算给定T, P 下纯流体的压缩因子Z 时，可查表得
到_______、_______，并根据公式____________，计算出Z 。如果无法查表，也可根据
截断的Virial 公式1BP
Z RT
=+
，利用B 0, B 1仅为对比温度的函数，计算出B 0, B 1，根据公式___________________，计算出B ，从而得到Z 的数值。 3. 热力学第一定律的公式表述（用微分形式）：__________________。热力学第二定律的
公式表述（即熵差与可逆热之间的关系，用微分形式）：__________________。
4. 几个重要的定义公式：焓H=__________________；自由能A=__________________；自
由焓G=__________________。
5. 几个热力学基本关系式：dU=__________________；dH=__________________；
dA=__________________；dG=__________________。
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
6. 写出下列Maxwell 关系式： T S V ???=
????____________；T
S p ???= ????____________。
7. 对理想溶液，ΔH=_________，ΔV=___________，ΔS=____________，ΔG =____________。 8. 等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________ + 0ln 22=γd x 。 9. 超额性质的定义为在相同温度、压力及组成条件下真实溶液性质和 溶液
性质之差。 10. 二元混合物的焓的表达式为 212211x x H x H x H α++=，则=1H ；
=2H 。
11.
三、是非题
1. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（ ）
2. 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。（ ）
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。（ ）
4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（ ）
5. 若用x 表示蒸汽的干度，则该蒸汽的焓x H x H H sl sv ?+-?=)1(。（ ）
6. 逸度是一种热力学性质，溶液中组分i 分逸度与溶液逸度的关系∑=
n
i
i
i
m f x
f ?。( ) 7. 只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质总是等于化学位。 ( )
8. 对于由纯物质形成理想溶液时，体积和焓的混合性质变化等于0。 ( ) 9. 理想溶液中溶液的超额吉氏函数0=E G ，所以组分的活度系数0=i γ。 ( ) 10. 对二元溶液，当T 、P 一定时,公式 x d dx x d dx 1
1122
2
0ln ln γγ+=成立。 ( )
四、计算题
1. 利用Maxwell 关系式等，将纯流体的dS 表示成,T P 的函数。
2. 25℃，0.1MPa 下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40 －12X 1 － 10X 12
(cm 3 /mol) . 式中X 1 为组分1的摩尔分数, V 为溶液的摩尔体积. 求，
； ； ； ， ；
， ２； ， ２１２E V )(V )(V V )(V V )(V V )(5431211?∞
∞ 组分服从Lewis —Randall 定则. （10分）
3. 酒窑中装有10m 3 的96%(wt )的酒精溶液，欲将其配成65%的浓度，问需加水多少?能得
到多少体积的65%的酒精? 设大气的温度保持恒定，并已知下列数据
酒精浓度(wt )
水V cm 3 mol -1
乙醇V cm 3 mol -1
96% 14.61 58.01 65%
17.11
56.58
4. 已知40℃和7.09MPa 下，二元混合物的123
5.09
6.1ln x f -=（f 单位为MPa ），求（a ）
2.01=x 时的21
?,?f f ；（b ）21,f f
模拟题二
一．选择题（每题1分，共15分）
1、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
2、纯物质临界点时，对比温度 T r （ ）
a. =0
b. >1
c. <1
d. =1
3、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。
4、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 。 5、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。 6．二元溶液，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
7. 在373.15K 和101325Pa 下水的化学势与水蒸气化学势的关系为（ ）。 (A) μ(水)＝μ(汽) (B) μ(水)＜μ(汽) (C) μ(水)＞μ(汽) (D) 无法确定
8. 关于热力学基本方程dU=TdS-pdV, 下面的说法中准确的是( )。 (A) TdS 是过程热 (B)pdV 是体积功 (C)TdS 是可逆热 (D) 在可逆过程中, pdV 等于体积功, TdS 即为过程热 9.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 10.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。
11. 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（ ）。
A. 增加
B. 减小
C. 不变
D. 不一定 12. 麦克斯韦关系式的主要作用是（ ）。
(A)简化热力学变量的计算；(B)用某个热力学函数代替另一不易测定的热力学函数的偏微商； (C)用易于测定的状态性质的偏微商代替不易测定的状态性质的偏微商；(D) 便于用特性函数表达其它热力学函数
13.下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式？( ) A.（?T /?V )S = （?V /?S )p B . （?T /?p )S =（?V /?S )p C . （?S /?V )T = （?p /?T )V D . （?S /?p )T = -(?V /?T )p 14.对1mol 理想气体，应是（ ） （a ） R/V ；（b ）R ；（c ）-R/P ；（d ）R/T 。 15. 下列各式中，化学势的定义式是（ ）。
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
二、下列判断题正确者用“√”；不正确者用“×”。（每题0.5分，共5分）
1、热力学来源于实践——生产实践及科研实践，但它同时又高于实践，热力学的一致性原则，常可考查（验）出科研或实践中引出的错误认识并加以纠正。（ ） 2.由三种不反应的化学物质组成的三相PVT 体系，达平衡时仅一个自由度。 ( ) 3.任何真实气体的性质可用同温同压下，该气体的剩余性质和理想气体性质的总和计算。 ( )
4.在T －S 图上，空气和水蒸气一样，在两相区内等压线和等温线是重合的。 ( )
5. 超额吉氏函数与活度系数间的关系有}{i i
n
P T i E t RT n G γ??ln ,,=?
?????≠ 。 ( )
6.符合Lewis-Randall 规则的溶液为理想溶液。 ( )
7. 只有偏摩尔吉氏函数与化学势相等，所以 i n P T i
i j n nG ≠??=,,])
([
μ是最有用的( ) 8.当取同一标准态时，溶液的超额热力学性质有E
E
H H =? 。 ( ) 9.理想溶液中溶液的超额吉氏函数0=E G ，所以组分的活度系数0=i γ。 ( )
10.当T 、P 一定时，溶液中组分i 的活度系数0
?i
i
i φ
φγ=（i
φ?为组分i 的组分逸度系数，0i φ为纯组分i 的逸度系数）。 ( )
三、填充题（每空1分，共25分）：
1．逸度的标准态有两类，1）以 为规则，2）以 为规则，请举例说明1） 2） 。 2.写出热力学基本方程式__ _______ ___ ___ ；___ __________； ______ _________；_______ ________。
3．对理想溶液，ΔH=_______，ΔV=_________，ΔS=_______ ____，ΔG =____ _______。 4.对应态原理是指 。 三参数对应态原理中三个参数为__________________。普遍化方法分为_____________和_____________ 两种方法；用普遍化方法可以计算_____________、_____________、_____________和_____________性质。
5、活度的定义__________ __ _；活度系数的定义 。
6、偏离函数的定义 。
7、混合性质变化的定义 。
8、超额性质的定义 。
9、偏心因子的定义 。
四、简答题（共20分）
1.化工热力学的研究特点是什么？（4分）
2.液化石油气的主要成分为丙烷、丁烷和少量的戊烷而不是甲烷、乙烷或正己烷，试用下表
3.从热力学角度解释，超临界萃取技术为何常选CO 2作为萃取剂？（4分）
4.简述纯物质P-V 图上点、线和区域的意义（用图说明），并写出临界等温的数学特征。（8分）
五、计算题（共35分）：
1、 已知50℃时测得某湿蒸汽的质量体积为1000cm 3 g -1，求单位质量的H 、S 和G 函数各是多少？（10分）
2. 25℃，0.1MPa 下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40 －12X 1 － 10X 12 (cm 3 /mol) . 式中X 1 为组分1的摩尔分数, V 为溶液的摩尔体积. 求，
； ； ； ， ；
， ２； ， ２１２E V )(V )(V V )(V V )(V V )(5431211?∞
∞ Lewis —Randall 定 则. （10分）
3其 中A,B,C 仅是T,P 的函数。求。
，，f f f RT G E ln ?ln ,?ln /,ln 212γ （均以Lewis-Ra ndall 规则为标准状态。) （15分）
模拟题三
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、(1.5分)0.1Mpa ,400K 的2N 1kmol 体积约为（ ）
A 3326L
B 332.6L
C 3.326L
D 33.263
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 1.987cal/kmol K
C 82.05
K atm cm /3
? D 8.314K 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
)/.(=??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
12、对1mol 符合)/(b V RT P -=状态方程的气体，
T
P S )(
??应是 ）
A.R/V ；
B.R ；
C. -R/P ；
D.R/T 。
13、当压力趋于零时，1mol 气体的压力与体积乘积（PV ）趋于（ ）。
A. 零 B 无限大 C. 某一常数 D. RT 14、不经冷凝，能否将气体通过其他途径变成液体？（ ）
A.能
B.不可能
C.还缺条件
15、对1molVan der Waals 气体，有（ ）。
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) 16、纯物质临界点时，其对比温度T r （ ）。
A ．= 0
B ．< 0
C ．> 0
D ．=1 17、当压力趋于零时，1mol 气体的压力与体积乘积（PV ）趋于:
a. 零
b. 无限大
c. 某一常数
d. RT 18、下列各式中，化学势的定义式是 ( )
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
19、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 ，P 一定，偏摩尔性质就一定。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。（D ）强度性质无偏摩尔量 。
20、对无热溶液，下列各式能成立的是（ ）。
A. S E =0，V E =0
B. S E =0，A E =0
C. G E =0，A E =0
D. H E =0，G E = -TS E 21、下列方程式中以正规溶液模型为基础的是（ ）。
A. NRTL 方程
B. Wilson 方程
C. Margules 方程 D .Flory-Huggins 方程 22、戊醇和水形成的二元三相气液液平衡状态，其自由度F=（ ）。
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3 23、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）） （； ； ； Ｌ２
Ｖ１
Ｖ２
Ｌ１
Ｌ
２
Ｌ１Ｖ２１２２
f 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
24、对液相是理想溶液，汽相是理想气体体系，汽液平衡关系式可简化为（ ）。
A ． y i f = x i p i S
B. y i p =γi x i p i S
C ． y i p = x i Φ p i S
D. y i p = x i p i S
25、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 ，P 一定，偏摩尔性质就一定。
C ．偏摩尔性质是强度性质。 D.偏摩尔吉氏函数等于化学势。
26.关于理想溶液，以下说法不正确的是（ ）。
A.理想溶液一定符合Lewis-Randall 规则和Henry 规则。
B.符合Lewis-Randall 规则或Henry 规则的溶液一定是理想溶液。
C.理想溶液中各组分的活度系数均为1。
D.理想溶液所有的超额性质均为0。
27、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 28、苯（1）和环己烷（2）在303K ，0.1013Mpa 下形成X 1=0.9溶液。此条件下V 1=89.96cm 3/mol ，V 2=109.4cm 3
/mol ，_
1V =89.99cm 3
/mol ，-
2V =111.54cm 3/mol ，则超额体积V E =（ ）cm 3/mol 。
A. 0.24
B.0
C. -0.24
D.0.55
29、下列偏摩尔吉氏函数表达式中，错误的为（ ）。
i i A. G =μ B. i i i dG =Vdp-S dT
()j i i T,P,n C. G nG /n i
≠=??????
()j i i T,nv,n D. G nG /n i
≠=??????
30、下列偏摩尔性质与溶液性质关系式中，正确的是n mol 溶液性质，nM=（ ）。
i
i
A. n M i
i B. x M ∑i
C. x M i i
i D. n M ∑
31、混合物中组分i 的逸度的完整定义式是( )。 A. 0
??ln ,lim[/()]1i i i i
p dG RTd f f Y P === B.
??ln ,lim[/]1i i i
p dG RTd f f P ===
C.
?ln ,lim 1i i i
p dG RTd f f === D.
??ln ,lim 1i i i
p dG RTd f f ===
32、二元理想稀溶液，其溶质和溶剂分别遵守（ ）。
A. Henry 规则和Lewis--Randll 规则.
B. Lewis--Randll 规则和Henry 规则.
C. 拉乌尔规则和Lewis--Randll 规则.
D. Lewis--Randll 规则和拉乌尔规则. 33、下列化学势μi 和偏摩尔性质关系式正确的是（ ）
A ．μi = -
H i B. μi = -V i C. μi =-
G i D. μi =-
A i 34、Wilson 方程是工程设计中应用最广泛的方程。以下说法不正确的是( )。
A. 引入了局部组成的概念以及温度对γi 的影响，因此精度高。
B.适用于极性以及缔合体系。
C.用二元体系的参数可以推算多元系。
D.适用于液液部分互溶体系。
35.等温汽液平衡数据如符合热力学一致性，应满足下列条件中（ ）。 A. 足够多的实验数据 B. ∫1
ln （γ1/γ2）dX 1≈0 C. [ （ln γ1）/ P]T ，X ≈0 D. [ （ln γ1）/ T]P ，X ≈0
36、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 37、节流效应T-P 图上转化曲线是表示 的轨迹。
A. μj =0
B. μj <0
C. μj >0
38、理想的Rankine 循环工质是在汽轮机中作_____膨胀
A ） 等温 B) 等压 C ）等焓 D ）等熵 39、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
40、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
41、Rankine 循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成。（ ）
A ） 正确 B) 错误
42、蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间，冷凝器置于低温空间。（ ）
A ） 正确 B) 错误
43、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T 0，而与具体的变化途径无关。（ ）
A ） 正确 B) 错误
44、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
45、能量是由火用和火无两部分组成。（ ）
A ） 正确 B) 错误
46、关于制冷原理，以下说法不正确的是（ ）。
A. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降 。
B. 只有当0>-T J μ，经节流膨胀后，气体温度才会降低。
C. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大。
D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
47、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（ ）。
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
48、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 49、关于制冷循环，下列说法不正确的是（ ）。
(A)冬天，空调的室外机是蒸发器。 (B)夏天，空调的室内机是蒸发器。
(C)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的 。 (D)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的。
50、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（ ）。
(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。
51、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
52、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
53、对膨胀作功过程，等熵效率的定义是不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功量之比。（ ）
A ） 正确 B) 错误
54、提高汽轮机的进汽温度和进汽压力可以提高蒸汽动力循环效率。（ ）
A ） 正确 B) 错误
55、气体从高压向低压作绝热膨胀时，膨胀后气体的压力温度必然降低。（ ）
A ） 正确 B) 错误
二、填空题
1、(2分)在PT 图上纯物质三种聚集态互相共存处称 。
2、(2分)常用的 8个热力学变量 P 、V 、T 、S 、h 、U 、A 、G 可求出一阶偏导数336个，其中独立的偏导数共112个，但只有6个可通过实验直接测定，因此需要用 将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来。
3、(2分)纯物质 P-V 图临界等温线在临界点处的斜率 __________， 曲率为 __________。
4、(2分)麦克斯韦关系式的主要作用是 。
5、(2分)描述流体PVT 关系的立方型状态方程是 __________三次方的物态方程。
6、(2分)剩余性质的定义是'M =________________________。
7、(2分)理想溶液的过量性质M E 等于 。
8、(6分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成_____________溶液，它们的ΔH=_____________，ΔV=___________。
9、(2分)二元混合物容积表达式为V=X 1V 1+X 2V 2+αX 1X 2，如选同温同压下符合Lewis-Randll 规则的标准态就有 △V= 。
10、(4分)等温等压下二元溶液组分的活度系数与组成之间关系，按Gibbs-Duhem 方程 X 1dln γ1+________ = ______ 。
11、(2分)溶液中组分i 的活度系数的定义是 γi =________________________。 12、(2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_________.
13、(2分)孤立体系的熵增表达式是__________
14、(2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。 15、(2分)稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。 16、(2分)纯物质T-S 图两相区水平线段（结线）长度表示 大小。 17、(2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。
三、判断题
1、(1分)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。( )
2、(1分)在T－S图上, 空气和水蒸气一样,在两相区内,等压线和等温线是重合的。( )
3、(1分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成理想溶液。( )
4、(1分)二元共沸物的自由度为2。( )
5、(1分)理想溶液各组分的活度系数γ和活度为1。( )
6、(1分)逸度也是一种热力学性质, 溶液中组分i的分逸度与溶液逸度的关系为
∑=
n
i
i i
f x
f?
ln
ln
（）
7、(2分)冬天，使室温由10℃升至20℃，空调比电加热器更省电。( )
8、(2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。( )
9、(2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。( )
10、(2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。( )
11、(2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。( )
四、名词解释
1、(5分)偏离函数
2、(5分)偏心因子
3、(5分)广度性质
4、(5分)R-K方程(Redlich-Kwong 方程)
5、(5分)偏摩尔性质
6、(5分)超额性质
7、(5分)理想溶液
8、(5分)活度
五、简答题
1、(8分)简述偏离函数的定义和作用。
2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。试用下表分析液化气成分选择的依据。
3、(6分)工程上常见的汽液平衡问题有哪些类型？
4、(6分)相平衡的热力学一致性检验
5、(6分)卡诺定理的主要内容是是么？
6、(6分)如何利用热力学第一定律测量湿蒸汽的干度？
7、(6分)什么是理想功、损失功？
六、图示或计算题
1、(20分)在T-S 图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和箭头方向），并说明过程特点：如ΔG=0
（1）饱和液体节流膨胀； （2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀； （3）从临界点开始的等温压缩；
（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。
2、(15分)25℃，0.1MPa 下，组分1和2形成二元溶液，其溶液的摩尔焓为H =600－180X 1－ 20X 13 (J /mol) . 式中X 1 为组分1的摩尔分数, 标 准 态 按Lewis-Randall 定 则计算，求
； ； ； ， ； ２； E H H H H H H H H )5()4()3(,)(,)1(212121?∞
∞（15分）
3、(15分)已知某含组分 1 和 2的二元溶液，可用 lnγ1=AX 22 , lnγ2=A X 12 关联，A 可视为常数， 60℃ 下达汽液平衡时能形成共沸物，现测得60℃下 γ1∞ = 14.7, P 1S = 0.0174MPa, P 2S = 0.0667MPa ，设汽相可视为理想气体。试求： （1）G E 表达式； （2）A 值； （3）60oC 下恒沸点组成和平衡蒸汽压。
4、(15分)某动力循环的蒸汽透平机，进入透平的过热蒸汽为2.0MPa ，400℃，排出的气体为0.035MPa 饱和蒸汽，若要求透平机产生3000kW 功率，问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少？其热力学效率是等熵膨胀效率的多少？假设透平机的热损失相当于轴功的5%。
5、(15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。
模拟题四
二．填充题（每空1分，共13分）：
1．纯物质 T—S 图的拱形曲线下部为_______________ 区。
2．一定状态下体系的有效能是指体系由该状态达到与____________成完全平衡状态时，此过程的理想功。
3．纯物质 PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 __________。
4．溶液中组分i的活度系数的定义是γi =________________________。
5．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_______________________。
6．在下表空格处填入相应的偏摩尔性质或溶液性质
三．名词解释题（每题4分，共20分）：
1．偏心因子
2．相平衡准则
3．超额性质
4．偏离函数
5. 理想溶液
四．计算题
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
2、 (12分) 有一氨压缩制冷循环装置其制冷能力为100000kJ/h，氨蒸发温度是243 K, 蒸发器出口的氨饱和
蒸汽经可逆绝热压缩、冷凝到303K，过冷到298K，再经节流伐等焓膨胀后回蒸发器。问：（1）如果压缩机进、出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg，冷凝器出口过
冷氨的焓是540kJ/kg，试求压缩机的理论功率和装置的制冷系数。（5分）
（2）如果将氨的蒸发温度调整到253K，压缩过程仍为可逆绝热压缩，其余条件不
变，试问压缩机的理论功率有何变化，为什么？此时压缩机进、出口处氨的焓分别是1658kJ/kg 和1912kJ/kg。（3分）
（3）在T--S图上标出（1）、（2）二循环过程。（4分）
模拟题五
一、 选择题
1、水处于饱和蒸气状态，其自由度为 ，如要查询水的饱和蒸气热力学性质表，则需要
个独立状态参数的已知条件。
A 、 0
B 、 1
C 、 2 D. 3 2、经历一个不可逆循环过程，体系工质的熵 。
A 、增大
B 、减小
C 、不变
D 、可能增大，也可能减小 3、体系中物质i 的偏摩尔体积i V 的定义式为： 。 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
4、朗肯循环中为提高汽轮机出口乏气的干度，可以 。
A 、提高初压
B 、提高初温
C 、降低排汽压力
D 、采用回热 5、流体（T 1、P 1）经节流膨胀后，流体的温度必 。
A 、不变
B 、 下降
C 、 增加
D 、 前三者都可能。
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 。 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、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
8、有一机械能大小为1000KJ ，另有一恒温热源其热量大小为1000KJ ，则恒温热源的热火用
机械能的火用。
A 、大于
B 、小于
C 、等于
D 、不能确定 9、冬天要给-10℃房间供热取暖，消耗500Ｗ的功率给房间供热，采用可逆热泵循环、电热器两种供热方式，哪种供热方式的供热量多？ A ．前者 B. 两者相等 C.后者 D.没法比较。 10、高压氮气从同一始态出发，分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。其中已知一个
可逆过程的工质熵变为20KJ/（kg.K ），另一个不可逆过程的工质熵变 KJ/（kg.K ）。
A 、大于20
B 、小于20
C 、等于20
D 、不能确定。
11、某真实气体符合状态方程 ，a 、b 为的常数， 则当该气体进行绝热膨胀时，膨胀后气体的温度 。
A 、升高
B 、降低
C 、不变
D 、不能确定 12、对于流体混合物，下面式子错误的是 。
A
B 、 i i i V P U H +=
C 、理想溶液的i i V V = i i U U =
D 、理想溶液的i i S S = i i G G =
二、填空题
1、填表：
2、计算逸度系数的公式 ?
-
=
P
i i dP P
RT
V RT
)(1ln ? 仅适用于气体组份，而不能用于液相或固相组份。则该论述是 （作出是非判断）
3、某气体温度为150℃，其临界温度为126.20K ，给气体加的压力P 足够大，则气体 被
液化。（作出“能/不能”的判断）
4、理想气体有f = P ，而理想溶液有 i i ??
=?。 （作出是非判断） 5、 在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率是可以达到100% 。则该论述是 （作出是非判断）
6、常温常压下，将10cm 3液体水与20 cm 3液体甲醇混合后，其总体积=30 cm 3。 则该论述是 （作出是非判断）
7、氮气在封闭的气缸内经历不可逆过程，内能减少20kJ ，对外作功10kJ ，则此过程中工质与外界交换热量Q = kJ 。
8、汽液相平衡的计算方法有 和 两种方法，前者适用于低中压体系，后者适用于高压体系。
)
(5.0b T a b RT P +--=υυυ
化工热力学答案_课后总习题答案详解 第二章习题解答 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 【参考答案】：流体p-V-T 关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT 关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T ，P ，V 等）计算不可测的热力学性质（H ，S ，G ，等）。只要有了p-V-T 关系加上理想气体的id p C ，可以解决化工热力学的大多数问题。 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。 【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。 2）临界点C 的数学特征： 3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线； 4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。 5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。 6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。 7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 【参考答案】：气体只有在低于T c 条件下才能被液化。 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？ 【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T 、p 有关，而且与每个气体的临界特性有 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?
关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。 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？ 【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。 偏心因子不可以直接测量。偏心因子ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 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？ 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a ，b ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT 性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）以两项virial 方程表示的普遍化第二virial 系数关系式(普遍化virial 系数法) 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。 【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的 r T 和r p 下，具有相同ω值的所有 流体具有相同的压缩因子Z ，因此它们偏离理想气体的程度相同，即),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下，不同气体的对比摩尔体积r V （或压缩因子z ） 是近似相等的，即(,) r r Z T P =。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 【参考答案】： 由于范德华方程（vdW 方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW 方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的p-V-T 关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，如修正Rackett 方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。 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？ 【参考答案】：对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如Tr ，
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
第二章 吸收 1. 从手册中查得 KPa 、25 ℃时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为 KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H (kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解：（1） 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知：30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出： 以100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则： 3333 31/17 0.582/1001 1000 0.582 /0.590/() 0.987NH NH NH a C kmol m H C P kmol m kP *= =+∴===? (2). 求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1/17 0.0105 1/17100/18 0.00974 /0.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x m y x ** **== = ===+=== 2. kpa 、10 ℃时，氧气在水中的溶解度可用p O2=×106x 表示。式中：P O2为氧在气相中的分压，kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。 解： 氧在空气中的摩尔分数为0.21.故： 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.4310 3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小，故可以认为X x ≈ 即：2266.4310O O X x -≈=? 所以：溶解度6522232()6.431032 1.1410()/()11.4118()g O kg O kg H O m H O --????= =?=?????
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。）
化工热力学课后答案 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 封闭体系中有两个相βα, 。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 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。） 二、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. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 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 A 等容过程的 W = 0 ，Q =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， U =( )11 2 1T P P R C ig P ??? ? ? ?--，H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，U = ( ) ??????????-???? ??-11211ig P C R ig P P P R V P R C ，H =1121T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。
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
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。 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 = 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。 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。 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，这是纯物质气液平衡准则。气他的热力学性质均不同。 常用的三参数的对应状态原理有哪几种？ 答：常用的三参数对比态原理有两种，一种是以临界压缩因子Zc 为第三参数；另外一种是
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 ∑=
化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.3146734.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.64.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106 ＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6 ＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2 ＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3 ·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为550.1cm 3 ·mol －1 所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为 Tc ＝304.2K Pc ＝7.376MPa ω＝0.225
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。
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℃、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 33168.314(400273.15) 1.381104.05310id 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 2.50.427480.08664c 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 =, c p =，将它们代入 a, b 表达式得
2 2.5 6-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010 a ??==???? 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010 b m mol --??==??? 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 5168.314673.15 2.9846104.05310 V -?=+?? 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?-??????+? 355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为 3535 20.56335355 331 3.2217(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610673.15 4.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?-??????+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。故用RK 方程求得的摩尔体积近 似为 3311.39010V m mol --=?? （3）用PR 方程求摩尔体积 将PR 方程稍加变形，可写为 ()()()RT a V b V b p pV V b pb V b -=+-++-
《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）
第5章 干燥的习题解答 1．已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60℃,相对湿度为40%,试求: (1)湿空气中水汽的分压; (2)湿度; (3)湿空气的密度。 解：（1）湿空气的水汽分压，V S p P ?= 由附录查得60C 时水的饱和蒸汽压19.92S p KPa = 0.419.927.97V p KPa =?= (2) 湿度 0.6220.6227.970.118/507.97V V P H kg kg p P ?= ==--绝干气 （1） 密度 55 3 273 1.0131027360 1.01310(0.772 1.244)(0.772 1.2440.118)2732735010H t v H P +?+?=+??=+??? ? 32.27m =湿空气/kg 绝干气 密度 3110.118 0.493/2.27 H H H kg m v ρ++= =湿空气 2．在总压101.33KPa 下,已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I 图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图。 习题2附表
解： 上表中括号内的数据为已知，其余值由图H I -查得。 分题4的求解示意图如附图所示，其中A 为状态点。 3.干球温度为20℃、湿度为0.009kg 水/kg 绝干气的温空气通过预热器加热到50℃后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求: (1)1m 3原温空气在预热过程中始的变化; (2)1m 3原温空气在干燥器中获得的水分量。 解：（1）31m 原湿空气在预热器中焓的变化 当0020,0.009/t C H kg kg ==绝干气时，由H I -图查出043/I KJ kg =绝干气。 当01050,0.009/t C H H kg kg ==＝绝干气时，由H I -图查出
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
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
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：