热力学练习题2

1、热力学练习题2选择题1. 蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定C 制冷剂冷却和 冷凝放出的热量A大于B等于C小于2. 卡诺制冷循环的制冷系数与 B 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3 汽液平衡关系 卅二？1的适用的条件（A）A无限制条件B低压条件下的非理想液相C理想气体和理想溶液D理想溶液和非理想气体4 汽液平衡关系？Vyi =?：xi的适用的条件（A）A无限制条件B低压条件下的非理想液相 C理想气体和理想溶液 D理 想溶液和非理想气体5汽液平衡关系PyiRUxi的适用的条件（B）A无限制条件B低压条件下的非理想液相C理想气体和理想溶液D理想溶

2、液和非理想气体s6 汽液平衡关系Pyi二P x的适用的条件（C）A无限制条件B低压条件下的非理想液相C理想气体和理想溶液D理想溶液和非理想气体。7. 关于化工热力学应用的下列说法中不正确的是BA. 可以判断新工艺、新方法的可行性B. 预测反应的速率C. 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D. 相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础8. 超临界流体存在的条件是AA.高于Tc和高于pcB.高于Tc和低于pcC.低于Tc和高于pcD.低于Tc和低于pc9. 对应态原理认为，在相同的对比态下，所有物质表现出相同的性质。即DA.若V，pr相同，贝U 3

3、相同B.若Tr，Zr相同，贝U Vr相同C.若pr，3相同，贝U Vr相同D.若Tr，pr相同，贝U Vr相同10. 汽液平衡计算方程式py二iXiPiS适用于A. 汽液相均为理想体系B. 汽相为理想体系且液相为非理想体系C. 汽液两相均为非理想体系D. 汽相非理想体系且液相为理想体系11. 以下4个偏导数中，表示偏摩尔性质的是C12.绝热可逆膨胀过程线在T-S图上是A (cnU A.B(nH )IL ninS,nV ,比 i_IL nic. nGD.：nAIL 5iT ,p,n jA. 平行于横坐标的直线B.平行于纵坐标的直线C.沿等焓线变化的D.沿等干度线变化的13.关于理想溶液的各种表达

4、中错误的是DA. 分子结构相似，大小一样；分子间的作用力相同；混合时没有热量和体积变 化B. 在全浓度范围内，每个组分均遵守Lewis-Randall定则c. ?yD. H G V均为零14对理想溶液具有负偏差的体系中，各组分活度系数iDA. 1B. = 0C. = 1D. 115. 气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失,则此过程气体焓值BA.增加B.减少 C.不变D.不能确定16. 不可逆过程中孤立体系的DA. 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17. 关于做功和加热本领的描述

5、，不正确的是CA. 压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大B. 温度相同，高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强C. 温度相同，高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强D. 放出的热相同，高温高压蒸汽的作功本领比低温低压蒸汽的大18. 对同一朗肯循环装置，在绝热条件下如果提高汽轮机入口蒸汽压力，而温度等其余条件不变，则其热效率B.不变，乏气干度增加D.热效率和干度都不变DA. 有所提高，乏气干度下降C.有所提高，乏气干度增加19. 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J 0，经节流膨胀后，气体温度才会降低C. 在相同初态下，等 熵膨胀温度下降比节流膨胀温 度下

6、降的多D. 任何气体，经节流膨胀后，温度都会下降20. 吸收式制冷循环中解吸器，换热器，吸收器和泵这一系统的作用相当于蒸汽压缩制冷循环的CA.节流阀 B.膨胀机 C.压缩机 D.蒸发器21. 关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是BA. 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. 应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题22. Pitzer提出的由偏心因子 计算第二维里系数的普遍化关系式是CA. B 二 B B1B. B = B0 B123.Bpco1C. - = B ；，BRTcF列关于G关系式正确的是A. Ge = RT

7、 二：Xi In 為Bp-oD. - = B ；-，BRT-CB. GE 二 RTxi Ina?C. Ge 二 RT xi In iD. GE = RL xi In xi24.F列偏摩尔自由焓表达式中，错误的是B. dGj =Vidp-SidTC. GiD.nGT,p,n_T ,nV ,n25. 体系从同一初态到同一终态，经历二个不同过程，一为可逆过程，一为不可逆过程，此二过程环境熵变关系为A. （ AS环）可逆 （AS环）不可逆C. （ AS环）可逆 =（AS环）不可逆D. （ AS环）可逆=026. 混合气体的第二维里系数是A. T和p的函数C. T和组成的函数27. 衡算的依据是A.热力

8、学第一定律C. 热力学第三定律CB.仅为T的函数D. p和组成的函数DB. 热力学第二定律D. 热力学第一、二定律28. 混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是CB. f 八？C. In f 八 x In - XiD. In f = x Inf29. 在T-S图上，绝热可逆过程工质的状态总是沿着下列哪条线进行的BA.等焓线 B.等熵线 C.等干度线D.等压线30. 理想功实现的条件为BA.完全不可逆B.完全可逆C.部分可逆D.部分不可逆31. 气体真空节流膨胀产生冷效应时的微分节流系数是BC.叮：:0 D.不确定BC.等温D.等压CB.体系与外界功的交换D.体系与外界的物质交换A.二=0B.乌

9、032. 可逆绝热膨胀过程的特征是A.等焓B.等熵33. 熵产是由于下列哪种原因而引起的A.体系与环境之间的热量交换C.体系内部的不可逆性、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和 2 。3. 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:P：V T =o 在 c点和;：2P;:V2 T =0 在c 点。4. 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

10、液相线，露点的轨迹称为饱禾汽相线，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。5. 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。6. 偏心因子的定义是=一1 一lg Pr TV.7，其含义是a=ig Prs（简单流体）_lg Prs（该流体）T 3 r 07. 正丁烷的偏心因子=0.193，临界压力Pc=3.797MPa则在Tr=0.7时的蒸汽压 为 ps =巳10一 OMPa。8. 二元混合物的焓的表达式为 H =X1H1 X2H2 =XiX2 ，则2 2H1二H1： X2 ;H2二H2：X1 （由偏摩尔性质的定义求得）

11、9. 某二元混合物的中组分的偏摩尔焓可表示为Ha1 b1X2和H2 = a2 b2X12，则b1与b2的关系是b1二b2。10. 等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系x1d ln 1 x2d ln 2=0。三计算题1.设有一含20% （摩尔分数）A, 35%B和45%C勺三元气体混合物。已知在体系 压力6079.5kPa及348.2K下混合物中组分A，B和C的逸度系数分别为0.7 , 0.6 和0.9 ,试计算该混合物的逸度。解：由混合物逸度系数与组分分逸度系数的关系知ln m 八 yiln ?i故ln m = y11n ? y21n ? y? ln ?= 0.21 n0.70.3

12、5In0.6 0.45ln0.9 一0.2975m =0.7427fm = p% =6079.503汉0.7427 =4515.2 （ kPa）2.已知40C和7.09MPa下，二元混合物的ln f F.96 -0.235为牡:MPa）,求（a） X =02时的? , ?2 ； （b） f1, f2ln=0=1.96-0.235 = 1.725解: （ a）S 丿-引1 J%dn1?=.725治=1.12MPa同样得?2 二 e196x2 = 5.68MPa（b）.H.725，所以 fi1 .725二 e同样得In f2 =1.96，所以 f21.96二 e3.已知苯（1）环己烷（2）液体混合

13、物在303K和101.3kPa下的摩尔体积是V =1094 - 16.8x1-2.64人（cmi mol-1）,试求此条件下的（a） V1，V2。乂 必 109如-16顾 2.64n2 n =92.6 -5.28x1-2.64X； 解:（a）-川1 pmdn1nV ：丨 d 109.4n - 16.8m -2.64n； n2V211109.4 2.64x；IL n2 T,P1dn24.设已知乙醇(1)-甲苯(2)二元体系在某一气液平衡状态下的实测数据为 t=45 C, p=24.4kPa, X1=0.300 , y1=0.634，并已知组分 1 和组分 2 在 45C下的 饱和蒸汽压为-a.W

14、kPa ,-gOSkPa。试采用低压下气液平衡所常用的假设，求(1) 液相活度系数1和2 ；(2) 液相的G7rt (3) 液相的 G/RT;(4) 与理想溶液想比，该溶液具有正偏差还是负偏差？解：(1)低压下的气液平衡计算常假设气相为理想气体，此时有1 =p%/ 口詛捲=(24.4 0.634) /(23.06 0.300) =2.236(门2= py2/ p；atx2 =(24.4 汉 0.366)心0.05汉 0.700) =1.269( 2)(2) 用活度系数可将超额Gibbs自由能表示为GE / RT = 人 ln j =为 ln 1 x2 ln 2i(3)将式(1)，(2)值带入式

15、(3)，得G7RT=0.408(3)超额Gibbs自由能的定义为G=Gd(4)而AGid / RT =送 xi ln x=为 ln 捲 + x21n x2j(5)故G / RT 二GE / RT . Gid / RT = GE / RT 洛 In x1 x21n x2代入数值计算后得G/RT - -0.203(7)由于活度系数1, 2均大于1,故与理想溶液想比，该溶液具有正偏差5.某人称其设计了一台热机，该热机消耗热值为42000kJ kg1的燃料30kg -h-1， 可以产生的输出功率为170kW该热机的高温与低温热源分别为 670K和330K 试判断此热机是否合理。解：从已知的条件，我们可

16、以计算出该热机的效率，以及卡诺热机的效率，然后 比较两者的大小。n热机的效率170Q 42000 30 = 0.4863600T高- T 低G730670卡诺热机效率卡诺热机是效率最高的热机，显然该人设计的热机不合理。6.如果空气绝热节流膨胀，从2100kPa降到100kPa不做任何功。若传热以及位 能和动能变化均可忽略，试提出一些假设，确定此过程所产生的功损失。解：假设环境温度T= 25+ 273.15 = 298.15 ( K，并假定空气为理想气体。绝 热节流膨胀，Q= 0， H= 0， T= 0,所以过程的熵变为 S= Rln (p2/pj= 8.314In (100/2100)= 25

17、.312 (kJ/ (kmol - K) 若忽略传热以及位能和动能的变化，此过程所产生的功损失为WL=To S Q= 298.15 X 25.312 0= 7.547 X 104 (kJ/kmoI )7.求将室温空气由常压压缩至0.6 MPa的有效能为多少？ 假设环境温度为298K。解：若假设空气为理想气体，则压力对焓变化无影响，压力对熵变化为P：S =RIn -P。P：B = B - B0 =B ；H -T0 ：S =0 -T0 S 二 RT0 In -则有效能变化P。.泊298罟=4439Jmo18.为使冷库保持-20 C ,需将419000kJ/h的热量排向环境，若环境温度T=27C,

18、试求理想情况下每小时所消耗的最小功和排向大气的热量。 QcWS2721.5.38解：T0 Tc 27 - -20Qc4190005.38= 77838kJ /hQ。二-Qc -Ws = V19000 -77838 二-496838kJ/h9 有一氨压缩制冷机组，制冷能力 Q为4.0 X 104KJ - h-1，在下列条件工作：蒸 发温度为-25 C,进入压缩机的是干饱和蒸汽，冷凝温度为20C,冷凝过冷5C 试计算：(1) 单位重量制冷剂的制冷能力;(2) 每小时制冷剂循环量；(3) 冷凝器中制冷剂放出热量；(4) 压缩机的理论功率；(5) 理论制冷系数。解：首先在P H图(或T S图)上按照已

19、知条件定出各状态点。4查得 H1=1430KJ kg-H 2=1680KJ- kg-1冷凝出来的过冷液体(过冷度为 5C)状态3的决定：假设压力对液体的焓 值几乎没有影响，从状态3沿着饱和液体线向下过冷5C,找到3，用此点的焓 值近似代替3的焓值，由于过冷度是有限的，实际上 3和3彳艮接近，不会造成 太大的偏差。3 4仍为等焓膨胀过程，制冷能力 qo=H-H4=143O-27O=116OKJ kg-H3=F4=270kJ kg-1G(H2 -HJ360034.5(1680-1430)3600=2.40kW月已30 27060=4.64制冷系数HH11680 -1430250压缩机功率Q04 1

20、04jG34.5kg h制冷剂循环量q011601冷凝过程即 2 3，放出热量 Q=(出出)G=34.5(270-1690)=-48645KJ h10.某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为25C,冷凝器 内的压力为1180kPa,假定氨进入压气机时为饱和蒸气，而离开冷凝器时是饱和液体，如果每小时的制冷量为167000kJ，求解：则单qo=H(1) 所需的氨流率；(2) 制冷系数。此氨制冷循环示于右图所示 T-S图上。(1) 查的 T-S 图，得 H=1648kJ/kg，H2=1958kJ/kg，F3=H=565kJ/kg位质量制冷剂的制冷量为H4=1648 565=1083(k

21、J/kg)的氨流率为Q0167000G=q01083 =154.2 (kg/h )(2)制冷系数为q。=Wqh2 _也10831958 -1648 =3 4911.有一制冷能力为Q=41800kJ/h的氨压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度 to=15C,冷凝温度tk=+ 25C,过冷温度t= + 20C,压缩机吸入的是干饱和蒸 气，试计算(1) 单位质量的制冷能力；(2) 每小时制冷剂循环量；(3) 在冷凝器中制冷剂放出的热量；(4) 压缩机的理论功率；(5) 理论制冷系数。解：状态点1为一15C的干饱和蒸气，由氨的温熵查得 Hi=1664kJ/kg。由t1= 15C饱和汽线上该状态点(沿等熵

22、线垂直向上)与 t=30 C对应的饱和压力p3=10 x 105Pa线相交，查得H=1866kJ/kg。状态点5为20 C的过冷液体，查20 C的饱 和液体得H5=514.6kJ/kg。因节流前后焓值不变，则 =Hs=514.6kJ/kg(1) 单位质量的制冷能力为q=H耳=1664 514.6=1149.4 (kJ/kg )(2) 每小时制冷剂循环量为Q0 _ 41800G=q0 1149.4 =36.37 (kg/h )(3) 在冷凝器中制冷剂放出的热量为Q=G(气H2) =36.77 x( 514.6 1866) = 49691 (kJ/h )(4)压缩机的理论功率为NT=G( H2 Hi) =36.37 x( 1866- 1664)=7346.74(kJ/h ) =2.04kJ/s=2.04kW(5)理论制冷系数也 _ q1149.4=W _(H2 _HJ _(1866_1664) =5.6912.乙醇(1)-甲苯 体系的有关的平衡数据如下T=318K P=24.4kPa、x1=0.300、y仁0.634，已知 318K的两组饱和蒸汽压为 P1S = 23.6，卞=10.5kPa,并测得液相的混合热是一个仅与温度有关的常数 ：H RT =0.437，令气相是理 想气体，求(a)液相各组分的活度系数；(b)液相的g和GE(C)估计333