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(完整word版)化工热力学试卷二

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气体热容为：ET D C id m p +=,，式中各物理量均为国际单位制标准单位，A 、B 、C 、D 、E 为常数。

2．某二元溶液，Lewis-Randall 规则标准态的超额Gibbs 自由能可由下式给出：
21/x x RT G E β=
式中：β
为常数，两纯组元逸度分别为*1f 和*
2f ，单位为Pa,
K 。

试求：
（1） 当p 为85KPa, t 为55C ，该体系的汽液平衡组成y 1, x 1 （2） 溶液中总组成为z 1=0.8，当p 为85KPa, t 为55C ，该体系的液
相分率以及汽液相组成y 1, x 1 （3） 当t 为55C ，汽相组成y 1=0.5时相平衡压力与液相组成x 1 （4） 当t 为55C ，液相组成x 1=0.35时的相平衡压力与汽相组成y 1 4．某蒸汽压缩制冷装置，采用氨作制冷剂，制冷能力为105kJ/h ，蒸发温度为－15℃，冷凝温度为30℃，设压缩机作可逆绝热压缩，试求： （1）压缩单位制冷剂所消耗的功。

（2）制冷剂每小时的循环量。

（3）该制冷装置所提供的单位制冷量。

（4）循环的制冷系数。

5．写出已知压力（p ）和液相组成（n x x x ,,,21Λ），求泡点温度（T ）及与之相平衡的汽相组成（n y y y ,,,21Λ）的计算过程（可以写计算框图，也可以叙述计算过程）。

答案：
本科生期末考试试卷统一格式（16开）：
20 ～20 学年第 学期期末考试试卷
《化工热力学》（A 或B 卷 共 页） （考试时间：2004 年 1 月 日） 学院化工学院专业化学工程与工艺班 年级学号姓名
题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 成绩 得分
四、 判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式（3分×5＝15分）
1．熵增原理的表达式为：0≥∆S （ × ）
∆
H=
Q
9．写出局部组成的概念，并说明Wilson 方程和NRTL 方程的适用条件。

答：局部组成的概念：在某个中心分子i 的近邻，出现i 分子和出现j 分子的几率不仅与分子的组成i x 和j x 有关，而且与分子间相互作用的强弱有关。

Wilson 方程：Wilson 方程的突出优点是（1）可以准确地描述极性和非极性混合物的活度系数，例如它可以很好地回归烃醇类物系，而用其它方程回归时效果却很差。

（2）Wilson 方程对二元溶液是一个两参数方程，且对多元体系的描述也仅用二元参数即可。

Wilson 方程也存在一些缺点，（1）当活度系数小于1时，Wilson 方程有多个根，在自动计算机程序中进行根的选择比较困难，（2）而且它不能用于液相分层体系。

NRTL 方程：也可以用二元溶液的数据推算多元溶液的性质。

但它最突出的优点是能用于部分互溶体系，因而特别适用于液液分层物系的计算。

10． 请写出中低压下汽液相平衡的关系式。

（其中：液相用活度系数表示，以 Lewis-Randall 规则为基准；汽相用逸度系数表示）。

式中，p 为相平衡的压力；y i 为i 组份在汽相中的摩尔分率；v i
φˆ为i 组份在汽相混合
φ为i组份做为纯气物中逸度系数；p i s为相平衡温度T下纯物质i的饱和蒸气压；s
i
气体热容为：ET D C id m p +=,，式中各物理量均为国际单位制标准单位，A 、B 、C 、D 、E 为常数。

1
mol-
2．某二元溶液，Lewis-Randall 规则标准态的超额Gibbs 自由能可由下式给出：
21/x x RT G E β=
又由于亨利系数：i
i x i x f k i ˆlim 0→= 则：ββe f x e x f x f k x x x *111*101
1012211lim ˆlim ===→→ 同理可得：βe f k *22=
则依据定义式: 以Henry 定律为标准态的活度系数'1γ与'
2γ的表达式为：
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==='==='--)
1(2*22*22222)1(1*11*1111121212222ˆˆx x x x e x e f e x f x k f e x e f e x f x k f ββββββγγ
3．低压下丙酮（1）—乙腈（2）二元体系的汽液平衡中，汽液两相假定均可视为理想体系，查得丙酮、乙腈的饱和蒸气压方程如下：
15.4947.29452874.16]502.7ln[93.3546
.29406513.16]502.7ln[21--=--
=T p T p s s ,1s p s p 2的单位为kPa ，T 的单位为K 。

试求：
（5） 当p 为85KPa, t 为55C ，该体系的汽液平衡组成y 1, x 1
（6） 溶液中总组成为z 1=0.8，当p 为85KPa, t 为55C ，该体系的液
相分率以及汽液相组成y 1, x 1
（7） 当t 为55C ，汽相组成y 1=0.5时相平衡压力与液相组成x 1
（8） 当t 为55C ，液相组成x 1=0.35时的相平衡压力与汽相组成y 1
解：使用的汽液平衡关系式为：
⎪⎩⎪⎨⎧===∑∑11i i
i s i i y x x p py 或 （1）当p 为85KPa, t 为55C ，即328.15K 时
8972.085
89.967871.07871.005
.4189.9605.4185kPa
05.41kPa 89.96111212121=⨯===--=--===p p x y p p p p x p p s s s s s s （2）当p 为85KPa, t 为55C ，即328.15K 时，上题求得：8972.07871
.011==y x
当总组成z 1=0.8时，体系中液相分率由物料平衡得：
8.08972.0)1(7871.0)1(111=⨯-+⨯=-+=e e y e ex z
解得：e ＝0.883，即液相分率为0.883。

（3）t 为55C ，kPa 05.41kPa 89.9621==s s p p
⎩⎨⎧==2
22111x p py x p py s s ，故：211211221121)1(y y x p x p x p x p py py s s s s =-== 将已知代入上式，解出：2975.01=x
kPa 65.57)2975.01(05.412975.089.962211=-⨯+⨯=+=x p x p p s s
（4）t 为55C ，kPa 05.41kPa 89.9621==s s p p
kPa 59.60)35.01(05.4135.089.962211=-⨯+⨯=+=x p x p p s s
5596.059
.6035.089.96111=⨯==p x p y s
4．某蒸汽压缩制冷装置，采用氨作制冷剂，制冷能力为105kJ/h ，蒸发温度为－15℃，冷凝温度为30℃，设压缩机作可逆绝热压缩，试求：
（1）压缩单位制冷剂所消耗的功。

（2）该制冷装置所提供的单位制冷量。

（3）制冷剂每小时的循环量。

（4）循环的制冷系数。

解：由附图查出各状态点的值：
V. 将最新的v i φˆ、s i p 、s
i φ、i γ和已知压力p 及x i 代入式（5-18），计算所有的y i ，进而计算∑i y ；
VI. 比较最近两次计算的∑i y 是否相等，如果不相等，则归一化所有计算得到的
y i ，并以此值、设定温度T 和已知压力p 共同计算v i
φˆ，返回V ；如果相等，进入（VII ）；
VII. 考察∑i y
是否等于1？若∑≠1i y ，则重新给定温度T 值，返回（II ）；若∑=1i y
，则计算结束，最新给定的温度就是相平衡温度T ，最后一次归一化的y i 即为汽相组成。

如果∑>1i y ，重新设定温度T 时，应该有所降低，相反，∑<1i y 时，应提高温度。

泡点温度组成计算框图。

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完整word版化工热力学马沛生第二版第二三章习题答案

完整word版化工热力学马沛生第二版第二三章习题答案

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 -/ -r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 -/ -■数据和热力学基本关系式进行计算。

因此，流体的P --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:P V =RT2-3 •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©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:log " GI T r丿s 其中，p,’P c对于不同的流体，a具有不同的值。

但Pitzer发现，简单流体（氩、氟、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T r=0.7 , log pS = -1这一点。

对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在T r =0.7的流体与氩、氟、氙（简单球形分子）的log p s值之差来表征。

Pitzer把这一差值定义为偏心因子«，即尬=-log p r s -1.00 仃r =0.7)任何流体的O值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度T c、临界压力P c值及T r =0.7时的饱和蒸气压p S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,升高而减小吗？饱和蒸气的摩尔体积随着温度的答：正确。

(完整版)[化工热力学]考试卷(附答案)

(完整版)[化工热力学]考试卷(附答案)

西南科技大学网络教育学院（2017）/（2018）学年 第 2 学期试题单〈A 卷〉课程名称： 化工热力学 专业班级： 命题教师： 蒋琪英 学生姓名： 学 号： 成 绩： 考试时间： 月 日一、 单选题 ( 每题2分，共15题，共30分，下列各小题备选答案中，只有一个符合题意的答案。

多选、错选、不选均不得分 )1. 对于化工热力学的核心问题，以下表达最正确的是（）。

A.热力学性质的计算、物性参数的测量 B.能量的合理利用、过程方向性和限度 C.用能过程的经济性D.相平衡或过程的方向与限度2. 纯物质p —V 图临界等问线上临界点的特性是（）。

A.22()0,()0T T T T c cp pV V ==∂∂==∂∂B.22()0,()0T T T T c cp pV V ==∂∂=<∂∂ C.22()0,()0T T T T c cp pV V==∂∂>>∂∂D.22()0,()0T T T T c cp pV V==∂∂>=∂∂ 3. T 温度下的过热蒸汽的压力p （）。

A.>p S (T )B.< p S (T )C.= p S (T )D.不能判断4. (/)(/)(/)T s p p v T p S T 抖抖抖等于（）。

A. (/)T S V 抖B. (/)V p T 抖C. (/)S V T 抖D. －(/)V p T 抖5. 根据偏摩尔性质的定义和特征，下列选项正确的是（）。

A.ˆln ln(),ln ln()ii i i iif y f y y y j j ==邋 B.ˆˆln ln(),ln ln()iii y f y f j j ==邋 C .ˆˆln ln(),ln ln()i iii if y f y y j j ==邋D.ˆˆln ln(),ln ln()ii i iy f y fy j j ==邋6.关于理想溶液的物理特征说法中，不正确的是（）。

化工热力学考试试题

化工热力学考试试题

化工热力学考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、纯物质临界点时，对比温度 Tr（）。

A ＝ 0B ＞ 1C ＝ 1D ＜ 12、下列关于热力学第二定律的说法中，错误的是（）。

A 热不可能自发地、不付代价地从低温物体传向高温物体B 不可能从单一热源取热使之完全变为有用功，而不产生其他影响C 第二类永动机是不可能制造成功的D 功可以全部转化为热，而热不能全部转化为功3、对于理想气体，焓只是温度的函数，这是因为理想气体的（）。

A 内能只是温度的函数B 压力与体积无关C 比热是常数D 膨胀系数为 14、真实气体在（）条件下，其行为接近于理想气体。

A 高温高压B 高温低压C 低温高压D 低温低压5、混合物中组分 i 的逸度系数与纯组分 i 的逸度系数的关系是（）。

A 相等B 大于C 小于D 不确定6、以下哪个热力学性质不是状态函数（）。

A 焓B 功C 熵D 内能7、节流膨胀过程（）。

A 等焓B 等熵C 等温D 等压8、对于一个封闭系统，经历一个绝热可逆过程后，系统的熵（）。

A 增加B 不变C 减少D 不确定9、克拉佩龙方程适用于（）。

A 任何纯物质的两相平衡B 纯物质的气液平衡C 纯物质的固液平衡D 纯物质的气固平衡10、下列哪个方程不是立方型状态方程（）。

A RedlichKwong 方程B PengRobinson 方程C Virial 方程D SoaveRedlichKwong 方程二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、热力学第一定律的数学表达式为_____。

2、纯物质的饱和蒸汽压随温度的升高而_____。

3、混合物的超额性质是指混合物的性质与_____性质的差值。

4、对应态原理是指在相同的对比状态下，物质的各种性质表现出_____的行为。

5、压缩因子 Z 表示实际气体与理想气体的_____偏差。

6、吉布斯函数判据适用于_____过程。

7、麦克斯韦关系式共有_____个。

8、活度系数表示实际溶液与_____溶液的偏差。

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(A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 。

(A) 15.33MPa (B) 2.7594 MPa ； (C) 1.3797 MPa (D) 1.1746 MPa3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 。

(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。

4．对于流体混合物，下面式子错误的是 。

(A) 0lim i i i x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+(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 =5．剩余性质RM 的概念是表示什么差别的 。

(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6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 。

(A) 气体状态 (B) 液体状态(C) 固体状态 (D) 气液不分状态7．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是( )。