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第2章 流体的P-V-T关系及状态方程 测试题

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1 第2章 流体的P-V-T关系及状态方程 测试题

一、是否题

1. 纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。

2. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。

3. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。

4. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。

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。

7. 气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。

8. 在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。

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（ ）

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. >TPs B. <TPs C. =TPs 饱和液相线（泡点线） 饱和汽相线（露点线）

水的T－V相图 临界点 2

3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P

4. 纯物质的第二virial系数B

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

6. 对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是 ( )

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 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 ( )

A 重叠的 B 分开的

9. 泡点的轨迹称为 ( )

A 饱和液相线 B 饱和汽相线

10. 露点的轨迹称为 ( )

A 饱和液相线 B 饱和汽相线

11. 对于混合物，PR方程常数a的表达式3131)1(ijijjjiijikaayya中的相互作用参数kij，i＝j 时，其值

( )

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3131)1(ijijjjiijikaayya中的相互作用参数kij，i≠j 时，其值

( )

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

三、计算题

1. 由饱和蒸汽压方程，在合适的假设下估算水在25℃时的汽化焓。

2. 一个0.5m3的压力容器，其极限压力为2.75MPa，出于安全的考虑，要求操作压力不得超过极限压力的一半。试问容器在130℃条件下最多能装入多少丙烷？（答案：约10kg）

3. 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5975cm3mol-1)。已知373.15K时的virial系数如下（单位：cm3 mol-1），399,122,75,621,241,20231312332211BBBBBB。 A. >TPs B. <TPs C. =TPs

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 PC

VC 液

体 气体 3 4. 用Antoine方程计算正丁烷在50℃时蒸汽压；用PR方计算正丁烷在50℃时饱和汽、液相摩尔体积（用软件计算）；再用修正的Rackett方程计算正丁烷在50℃时饱和液相摩尔体积。（液相摩尔体积的实验值是106.94cm3 mol-1）。

5. 试计算一个125cm3的刚性容器，在50℃和18.745MPa的条件下能贮存甲烷多少克（实验值是17克）？分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和PR方程的结果。

6. 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。

7. 现将压力为510Pa和温度为25℃的氮气100L压缩到1L，其温度为110℃，试求终了压力。

8. 用R-K方程求294.3K和1.013103kPa下甲烷的摩尔体积。已知实验值为

63(1.01310,294.3)2370.27/VPaKcmmol

9. 工程设计中需要乙烷在3446kPa和93.33℃下的体积数据，已查到的文献值为0.025273/mkg，试应用下列诸方法进行核算：

（1） 两参数压缩因子法；（2）三参数压缩因子法；（3）S-R-K方程法；（3）P-R方程法；（4）Berthlot维里方程法。

已知Berthelot维里方程为：2961(1)128rrrpZTT

10 已知氨的临界参数为cp=11.28310,405.6,0.242,cckPaTKZ0.1961，求：

（1） 310K时饱和液氨的体积；

（2） 1.013410kPa和310K时压缩氨的体积。

试应用下述3种方法计算并与实验值进行比较：

（1） Rackett式；

（2） Yamada-Gunn式；

（3） 普遍化关联式。

已知实验值 3329.14/,28.60/.SLLVcmmolVcmmol

已知Yamada-Gunn式为

(,)RrrTTSLRCrVVZ

其中RV是参比温度RrT下的液体摩尔体积。查童景山等著《流体热物理性质的计算》手册，知液氨在参比温度273.2K时的密度为0.6393/gcm,相对分子质量为17.031。

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化工热力学习题集-周彩荣

化工热力学习题集-周彩荣

《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(pVBC

Z

RTVV==+++……1)

2

1''(2pV

ZBpCp

RT==+++……) 请证明：

'B

B

RT= 2

'

2

()CB

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。 3

1.213m0

227C.40kg

MPa

2-4. 容积1m3

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） 2）上问中若有危险，则罐内最高温度不得超过多少度？

流体力学-作业解答(第4章和第5章)

流体力学-作业解答(第4章和第5章)

4-3 第四章 作业答案

4-16．水由具有固定水位的储水池中沿直径mm100d的输水管流入大气。管路由同样长度m50l的水平管段AB和倾斜管段BC组成，已知m21h，m252h，试问为使输水管B处的真空不超过7m水柱，阀门的局部阻力系数应为多少？此时流量Q为多少？（取035.0，5.0A，不计弯曲处损失）

解：以过B处的水平面为基准面，对液面和B处断面列伯努利方程：

BwABhgvph200021

gvgv...gvdlgvdlgvhAABwA2182105003505022222222

将此式代入上面的伯努利方程，得

gvgvphB2182221

代入数据，得：892181722.v

∴ sm053199892..v

sm02401041430534322....dvQ

取C处水平面为基准面，列液面和C处出口断面的伯努利方程：

CwAhgvhh20000221

gv.gv...gvdlhACwA253521050203505022222

将此式代入伯努利方程，得：

gv.gvhh253522221

4-3 代入数据：8.9205.35.3512522

∴ 39.205.3605.38.92272

4-20．自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。管线直径200mm，吸入段总长20m，底下罐液面至泵中心高差4m。油品相对密度0.75，运动粘度4cSt。

（1）若设计输送量为108t/h，那么吸入段的总水头损失为多少m油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失）

（2）泵前真空表读数应为多少？

（3）如果泵出口压强为7.25at（表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？

第2章 流体的P-V-T关系及状态方程 测试题

第2章 流体的P-V-T关系及状态方程 测试题

1 第2章 流体的P-V-T关系及状态方程 测试题

一、是否题

1. 纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。

2. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。

3. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。

4. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。

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。

7. 气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。

8. 在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。

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（ ）

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. >TPs B. <TPs C. =TPs 饱和液相线（泡点线） 饱和汽相线（露点线）

水的T－V相图 临界点 2

3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P

4. 纯物质的第二virial系数B

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

6. 对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是 ( )

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 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 ( )

A 重叠的 B 分开的

9. 泡点的轨迹称为 ( )

A 饱和液相线 B 饱和汽相线

10. 露点的轨迹称为 ( )

A 饱和液相线 B 饱和汽相线

11. 对于混合物，PR方程常数a的表达式3131)1(ijijjjiijikaayya中的相互作用参数kij，i＝j 时，其值

化工热力学习题答案 第一至五、第七章

化工热力学习题答案 第一至五、第七章

第一章 绪论

一、选择题(共3小题，3分)

1、(1分)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、(1分)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。

3、(1分)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

参考答案

一、选择题(共3小题，3分)

1、(1分)C

2、(1分)B

3、(1分)C

第二章 流体的PVT关系

一、选择题(共17小题，17分)

1、(1分)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

2、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。

A.高于Tc和高于Pc B.临界温度和临界压力下

C.低于Tc和高于Pc D.高于Tc和低于Pc

3、(1分)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