化工热力学复习题及答案

1、化工热力学课程模拟考试试卷 A开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式：_,所需时间： 分钟 考生姓名：学号：班级：任课教师：_题序-一一二二二-三总分1234512得分评卷人一、基本概念题(共40分，每小题2分)(选择、填空与判断题，判断题对的写 T，错的写F)1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_(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Pc 4599MPa，处在0.3时，甲烷的压力为_0(A) (B) MPa ; (C) MPa (D) MPa3关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是_。(A) 可

2、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 o(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 _oM i lim M ih i u pVi(A) i Xi 0 i(B) Hi Ui pVi(C)理想溶液的Vi Vi , Ui Ui (D)理想溶液的Si S , Gi G5. 剩余性质Mr的概念是表示什么差别的_o(A)真实溶液与理想溶液(B

3、)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 _o(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()o(A)判断新工艺的可行性(B)反应速率预测(C)化工过程能量分析(D)相平衡研究8. 对单位质量，定组成的均相流体系统，在非流动条件下有_。10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.(A)dH = TdS + Vdp(B) dH = SdT + Vdp(C)dH = SdT + Vdp(D)dH = TdS Vdp9. 对1mol符合Van der Waals状

4、态方程的气体，有 ，SRSR(A)V TV b (B)V tV bSRSp(C)V TV b (D)V t b V汽液平衡关系PyisPi iXi的适用的条件(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在©条件下，高分子溶液中溶剂的热力学性质为零的是EE(A)过量偏摩尔混合热H1(B)过量偏摩尔混合热S1EE(C)过量化学位1(D)过量偏摩尔热力学能u1在©条件下，高分子溶液的Flory-Huggins相互作用参数x为_(A) x >0(B) x <0(C) x =0(D) x =1/2当物体的温度大于其临界温度

5、、压力大于其临界压力时，该物体所处的状态称为超临界流体。()若忽略动能或位能的变化，稳流过程的能量平衡式为：H Q %，则该式对可逆与不可逆过程均适用。()WS P2Vdp工程上，制冷循环的实际轴功可按下式计算：p1 p。()对绝热混合过程，物系熵变Ssys °。()物系状态变化时所具有的最大作功能力称为理想功，它的数值大小与环境状态无关。()理想溶液i ? _。对二元溶液，溶液性质 M与其组份的偏摩尔性质M1和M2之间的关系为_。 节流过程为 过程。可逆绝热压缩(膨胀)过程为 过程。二、计算题(50分,1.试用普遍化Virial参数为：Tc 369.8K、共5小题，每小题10分)方

6、程计算丙烷气体在378K、下的剩余焓和剩余熵。已知丙烷的物性Pc 4246MPa、0.152。剩余焓与剩余熵的计算公式为:RTp B(0) dB(0) Pr 可"dTBdBTrdTrSRRdB(0)dB Pr "dTT"di"其中:(0)0.422B 0.08316T r7B0.1390.172Tr，Tr、Pr分别为对比温度和对比压力。lny2 1 y2 ，式中 y1，必的表达式，并求出当y10.5时的?、?各为2.在473K、5MPa下二元气体混合物的逸度系数满足下列关系: y2为组分1和组分2的摩尔分率，试求f、 多少？(nln )nT, P,n j

7、o苯酚(2)二元系统在In ? In 丄 已知：Pyi3 .已知环己烷(1)az azX1y10.294。已知144C时物质的饱和蒸气压P1过量Gibbs函数Ge与组成的关系为GRT144 °C的气液平衡形成恒沸物，恒沸物组成ss75.20kpa，P231.66kpa。该溶液的Bx2 ,其中b仅是温度的函数。求该二元系在Xi°.6时的平衡压力及气相组成，假设气相近似为理想气体。已知：活度系数与过量偏In inGE RT摩尔Gibbs函数之间的关系为ni T，P，nji:汽液相平衡关系符合关系式题二、4小题附图ssP P1X1 1 P2X2 2o514.某冷冻装置每小时必需获

8、得冷冻量Q0°18 10 kJ h，它采用氨蒸汽压缩制冷循环。该循环的运行如下图所示，并-1 1 已知各关键点的焓值为 H11450kJ kg ，h2 1570kJ kg-，1H3 h 4 405kJ kg，试求该制冷循环中每kg氨的冷冻能力1 1q0，氨的循环速率m/kg h-，压缩机所需的功Ws/kJ h，制已知制冷系数为Qw Ws308K下的PS-环己烷 溶剂，当溶液浓度为冷系数。5.在温度相互作用参数、PS的ps和PS的分子量Mn。Flory-Huggi ns溶液理论求此溶液的第二 Virial已知Virial 方程为C RT 1 Mn B2C，相互作用参数与溶解度参数的关系

9、为Vi()23 -RT( 1 2 ， 1 16.7 J cm J ，环己烷的摩尔体积为V1 108测3 mol-1。 三、简答题(10分，每小题5分)何为高分子理想溶液？试比较小分子理想溶液与高分子理想溶液的不同点。3 12*可用Flory-Huggins相互作用参数x和第二Virial系数B2来判断溶剂优劣试问它们分 别为何值时，溶剂是高分子化合物的良溶剂、溶剂、非溶剂以及高分子在上述三种溶液中的热力学特征和形态是怎样的？化工热力学课程模拟考试试卷A(答案)开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式：，所需时间： 分钟考生姓名： 学号: 班级：任课教师：_题序-一一-二二-三总分123

10、4512得分评卷人一、基本概念题(共40分，每小题2分)(选择、填空与判断题，判断题对的写 T，错的写F)1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 (D)说不清楚 2甲烷Pc 4599MPa，处在pr 0.3时，甲烷的压力为(C)。(A) (B) MPa ; (C) MPa (D) MPa3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

11、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 (D)。(A) Mi女叫侣)HiUi pVi(C)理想溶液的Vi Vi，Ui Ui (D)理想溶液的SiS，Gi Gi5. 剩余性质Mr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6. 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7. 关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的

12、是(B)。(A)判断新工艺的可行性(B)反应速率预测(C)化工过程能量分析(D)相平衡研究8. 对单位质量，定组成的均相流体系统，在非流动条件下有(A)。(A) dH = TdS + Vdp(B) dH = SdT + Vdp(C) dH = SdT + Vdp(D) dH = TdS Vdp9. 对1mol符合Van der Waals状态方程的气体，有(A)10.11.12.13.14.15.16.17.18.19 .20._S(A) V T_S(C) V TRV b侣)SV TRV b (D)sPi iXi的适用的条件 (B) 一。_SV T汽液平衡关系pyi(A)无限制条件(B)低压条

13、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在©条件下，高分子溶液中溶剂的热力学性质为零的是©。EEH1(B)过量偏摩尔混合热S1E(D)过量偏摩尔热力学能U 1Flory-Huggins相互作用参数x为(D)。(B) x <0(D) x =1/2压力大于其临界压力时，该物体所处的状态称为超临界(A)过量偏摩尔混合热E(C)过量化学位1在O条件下，高分子溶液的(A) x >0(C) x =0当物体的温度大于其临界温度、 流体。(T )若忽略动能或位能的变化，稳流过程的能量平衡式为: 可逆过程均适用。(T)WsH Q Ws，则该式对可逆与不P

14、2Vdpp1。( F )工程上，制冷循环的实际轴功可按下式计算：对绝热混合过程，物系熵变Ssys °。( T )物系状态变化时所具有的最大作功能力称为理想功，它的数值大小与环境状态无关。(F )，f?Ji人。对二元溶液，溶液性质M与其组份的偏摩尔性质M1和M2之间的关系为M x1M 1 x2M 2。节流过程为等焓过程。可逆绝热压缩(膨胀)过程为 等熵过程。、计算题(50分，共5小题，每小题10分)参数为：Tc 369.8K、Pc 4.246MPa0.152。剩余焓与剩余熵的计算公式为:h2RTPrTrdB(0)dTrTrdBdTrSR"RPrdB(0) dB"dT

15、TdT"其中:(0)0.422B 0.083t-6Tr0.1390.172 市Tr、Pr分别为对比温度和对比压力。解.Tr T. Tc 378 369.81.022Pr0.507, 4.2460.119建啤5辱0.638dTrTr 1.022型警牟0.645dTrTr1.0222.在473K、5MPa下二元气体混合物的逸度系数满足下列关系：ln 炖2 1 y2，式中y1， y2为组分1和组分2的摩尔分率，试求f?的表达式，并求出当y1 °5时的?、?各为ln ?多少？已知：(nln )Tpnjw。解:nln 罟(nn，则:(nln )ni2y3ln ?2(nln )T, p

16、2n2y；(1 2y?)T ,p1? i 又盘，(ipyi1,2)当 p=5MPa y13 .已知环己烷az azx-iy-i0.294y22y1 (1 2yo)py2e，因此? PV1e2y2，?2y30.5 时，p%e苯酚(2)二元系统在2 0 530.5 e .3.21 MPa144 °C的气液平衡形成恒沸物，恒沸物组成ss已知144C时物质的饱和蒸气压p1 75.20kPa，p2 31.66kPa。该溶液的过量Gibbs函数GE与组成的关系为GRT Bx1x2，其中B仅是温度的函数。求该二元系在(1)X1°.6时的平衡压力及气相组成，假设气相近似为理想气体。已知：活

17、度系数与过量偏EnG RTln i摩尔Gibbs函数之间的关系为ssP P1X1 1 P2X2 2 Qni叽:汽液相平衡关系符合关系式nGE B ng解：RT n ，贝U：三、简答题（10分，每小题5分）:何为高分子理想溶液？试比较小分子理想溶液与高分子理想溶液的不同点。ln 1 皿估)Bx； ln 2n1T, p, n2(nGE /RT)n2T ,p,riBx：s由气液相平衡关系pyPix i及恒沸点关系azXazyi知:az1az2sP2sp1，代入数据得:B(x；当Xi2、, 31.66x-i )ln75.20，解得12.1x|B 2.10.4 ln2.1x22.1 0.42题二、4小题

18、附图In 22.1 0.620.7560.33620.71510.47 ；同理,514.某冷冻装置每小时必需获得冷冻量Q0 3 418 10 kJ h， 它采用氨蒸汽压缩制冷循环。该循环的运行如下图所示，并-11已知各关键点的焓值为 H11450kJ kg ，h2 1570kJ kg-，-1h3 h 4 405kJ kg，试求该制冷循环中每kg氨的冷冻能力1 1q0，氨的循环速率m/kg h-，压缩机所需的功ws/kJ h，制冷系数。已知制冷系数为 QJ WsQ。4.18 105 * * *“ . Jm400 kg h解： H1 H41450 405解: c22)1RT 1 Mn16.7 J*B2 c3 1231cm ，环己烷的摩尔体积为V1 108cm氏。，因为环己烷是PS的溶剂，因此B20，12。16.7PS 2牛