化工热力学考试题目5
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/（），另一个不可逆过程的工质熵变 KJ/（）。
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，
)(5.0b T a b RT P +--=υυυ
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 0)(1
ln ? 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，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。
9、给冷流体T 2加热至预定的工艺温度，采用换热器进行间接传热，当热流体温度T 1减小，
即传热温差（T 1-T 2）减小，则流体有效能的损失 。（作出“减小/增大/不变/
与传热温差无关”的判断）
10、封闭体系中的1mol 理想气体，由 p 1 =10 bar 、
v 1 =0.4m 3 可逆定温膨胀到 v 2 =0. 8m 3，则 ?S = KJ/（mol..K ）。
11、当过程不可逆时, 孤立系统的△S 总 0, 工质的△S 产生 0。
12、在门窗紧闭房间有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱大门就有一股凉气扑面， 使人感到凉爽。通过敞开冰箱大门,则房间的温度将会 。
（填入“不变”或“下降”或“升高” ）
三、分析说明题
在热功转化的实际热机循环中，将5Mpa 、40℃水在锅炉中定压加热到400℃的过热蒸汽。
（1） 计算其过程的焓变。工程中常采用水的热力学图或表来查询过程始态和终态的
焓值进行计算。现技术员小张使用不同来源的水蒸汽表或图（均是正式的权威
出版物，数据可靠）查到同一状态点的焓值h 值竟相差较大，为什么工程中使
用热力学性质图、表来求解热力学过程的焓变、熵变时要注意什么问题。
（2） 请自行给出已知条件，计算工质在锅炉所吸收的热量Q 。（答题时只需给出解
题的步骤和方法，不必给出具体结果）
四、应用及计算题
1、 已知50Kg 的丙烷气体，需要在137℃、5Mpa 的条件下贮存。欲设计一个压力容器，
请提供该容器的体积设计参数。请分别据两种方法进行计算：
（1） 普遍化三参数压缩子法
（2） 真实气体状态方程法
设丙烷符合R-K 方程)
(5.0b T a b RT P +--=υυυ 说明：答题时只需给出解题的步骤和方法，不必给出具体结果。
注意：公式中每一参量必须作出说明：根据已给条件，直接代入公式中每一参量的具体
数值和单位必须作出说明，而在计算时已知条件不足的均须自行补充说明（其中a
和b 不必列出公式）。否则相应步骤的得分值为0。
2、某纯物质B 由1 .013Mpa ，453K 的饱和蒸汽变为4 .052Mpa ，653K 的过热蒸汽。（1）试设计以偏离函数为基础的计算过程△H 的路径框图，并写出各步骤的计算过程的焓变及△H 总表达式；列出所用到的主要公式，不需算出最后结果。（2）简要说明计算过程△H 为何要引入偏离函数的概念。
（假设已知理想气体的Cp= a+bT+cT 2，偏离焓H R ）。
3、某二元低压体系，组分的结构差别较大，其超额自由焓的表达式为G E /(RT)=2x 1x 2，某温度下，该体系纯组分的饱和蒸汽压分别为：
P 1s = ， P 2s =
请进行如下计算：
（1）列出汽液平衡关系式；
（2）求组分1、组分2的活度系数与组成的关系；
（3）求该温度下体系的 p-x 1-y 1 关系式；
参考答案
一、填空题
1． B 2． C 3． D 4． B 5． D 6． B 7． C
8． B 9． A 10． C 11． B 12． D
二、填空题
1．
2． 错 3． 不能 4． 正确 5． 错 6． 错 7． -10
8. 活度系数法，状态方程法 9． 减少 10．
11.大于、大于. 12. 升高 三、分析说明题
（1）状态（T 、P ）的焓值H 是相对于某一基准态的焓值。1分
如基准态规定不同，同一状态点（T 、P ）其焓值也是不同的。小张遇到问题，
因不同来源水蒸汽图或表的焓值基准态规定不同造成的。4分
要注意问题：所查询过程始态和终态的焓值的基准态应相同。2分
（2）对锅炉进行能量衡算Q + W = △H + △[（1/2）C 2 ]+ △(gh ) 1分
W ≈0 △(gh) ≈0 △[（1/2）C 2 ] ≈0 1分 ∴ Q ≈△H 1分
方法一：△H = H 2- H 1 [KJ/Kg] 查水蒸汽图或表的始、末态的焓值。1分
方法二：设计过程计算焓变（1分）
5Mpa 、40℃水→5Mpa 饱和水→5Mpa 饱和水蒸汽→5Mpa 、400℃的过热蒸汽。
据热容进行显热计算)(1212
1
t t C dt C H p t t p -≈=??[KJ/Kg]，据汽化潜热进行相变热计
算。
……
四、计算题
1、
（1）普遍化三参数压缩因子法：（共6分）
（1分）?==c r c r T T T P P
P （1分）查压缩因子表得Z 0和Z 1
（1分）10Z Z Z ?+=?ω
（1分）P T Z
ZRT P 丙烷μυυ314.8=?=Θ （1分）如P 、T 、υ量纲不正确，则扣1分
如果T 量纲为[K] ，P 量纲为[pa] 则υ量纲为[g m /3]；
如果T 量纲为[K] ，P 量纲为[Kpa] 则υ量纲为[Kg m /3]。
（1分）)(50V 3m m υυ==∴ （υ量纲为[Kg m /3]）
（2）真实气体状态方程法：（共7分） （4×1=4分）)(5.0b T a b RT P +--=υυυ 已知.K)/(314.8kg KJ R 丙烷
μ= K T kpa
p 4101053=?=
（1分）而c c C C c
c C C P T R b P T R f b P T R a P T R f a /0864.0),,(/42748.0),,(5.22?====或或
须查取丙烷的临界参数
（1分）据)
(5.0b T a b RT P +--=υυυ，经试差计算得υ（Kg m /3）， （1分）)(50V 3m m υυ==∴ （υ量纲为[Kg m /3]）
2、（1）共9分
4分
R R H H H H 2*1+?+-=? 2分
1+1+1=3分
（2）共4分
如据 计算，一方面：对于真实流体特别
是新开发的物系，其热容往往比较缺乏；另一方面真实流体的状态方程比较复杂，即计算较繁琐、工作量大。基于此，则工程中计算过程△H 可引入剩余性质的概念，计算较简单、方便。 1+2+1=4分
3. （1）汽液平衡式
i S i i i g i L i y P P x f f ?=???=γ?? 1分 3分（不作化简说明的，则扣1分）
（2） J
n P T i E i n RT G n ,,)/(ln ??????????=γΘ 2分 22
12122)/(n
n n x x RT G E ?=?=而 1分 2212ln x =∴γ 2122ln x =γ +=3分
（3）
1112111222
0.735(1)0.73512169.4981.3150.695()150.695()
S S x x P P y P y x p x p e x e x Kpa p Kpa γγ-=?+?=??+??=+=∴= +1＋＝3分
65345332653453
2653453*
|)315.0()(0CT BT AT dT CT BT A dT C H H H P P T ++=++=+=?+?=???dP T V T V dT C H P P p P ?
???-+=?21
])([653453212
212)1(2)1(31.3737.8211x x x x -+=-