2007-化工热力学期末考试闭卷A1及答案

化工热力学试题（A）（闭）2006~2007年度第二学期使用班级化学工程与工艺专业04级2007.6．题号一二三四五题号一二三四五总分得分一．单项选择题（每题1分，共40分）本大题解答（本大题解答（AB或CD）请填入下表：题号123456789 10答案题号111213141516171819 20答案题号 21 22 2324252627282930题号 31 32 3334353637383940答案答案关于化工热力学应用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答案答案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、设计的理论基础超临界流体是下列（ ）条件下存在的物质高于TC和高于PC B．高于TC和低于PCC．低于TC和高于PC D．TC和PC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A.正确 B.错误4在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体A.正确 B.错误对应态原理认为，在相同的对比态下，所有物质表现出相同的性质。( )若Vr,Pr相同，则ω相同 B.Zr相同，则Vr相同C.若Pr,ω相同，则Vr相同 D.若Tr,Pr相同，则Vr相同关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是（ ）。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。可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题。南京工业大学本卷第1页，共8页南京工业大学本卷第1页，共8页1可以从容易获得的物性数据V、、x）来推算较难测定的数据（H，U，S，G）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。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（ ）饱和蒸汽 B.饱和液体 C．过冷液体 D.过热蒸汽剩余体积MR的概念是表示同温同压下（ ）的差别，其表达式为（ ）。A.真实溶液与理想溶液；MR=M-MidB.真实气体与理想气体；MR=M-M*C．真实气体与理想气体；MR=M-MidD.真实溶液与理想溶液；MR=M-M*对1mol符合PRTb)状态方程的气体，(S/V)T应是（ ）R/（V-b） B.R C. -R/P D.R/T10..对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下，错误的热力学基本关系式是（ 。A．dH=TdS+Vdp B．dU=SdT–pdVC．dG=-SdT+Vdp D．dA=和Vl为湿蒸汽干度，则湿蒸汽的体积V为：V=+B.V=+xC.V=+Vl D.V=(1-x)Vg+xVl普遍化方法有普遍化压缩因子图法和普遍化维里系数法两种方法，它的用处非常广泛，可计( )，计算方便。这两种方法的对比温度、对比压力的使用范围( 的。;相同B压缩因子、剩余焓和剩余熵、活度系数;不同C.压缩因子、剩余焓和剩余熵、逸度系数;不同D.压缩因子、剩余焓和剩余熵、活度系; 相同利用麦克斯韦关系式，其目的是将难测的（ ）与易测的（ ）联系起来。H，U，S，G；x,y B.V、TC.H，U，S，G；P、VT D.逸度系数，活度系数；x,y关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ ）偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B．偏摩尔焓等于化学位C．偏摩尔性质是强度性质 D.偏摩尔自由焓等于化学等温等压下，在A和B组成的均相体系中若A的偏摩尔焓随A浓度的增加而增加则B的摩尔焓将随B浓度的增加( )增加 B.减小 C.不变 D.不一定理想溶液组分i以及在真实气体混合物0时组分i的逸度系数分别等于（ ）iA.， B.，1 C.，1 D.，i i i i i超额性质的定义式为（ ）A.ME=M-M*。 B.ME=M-Mid C.ME=M-MR D.ME=M-M0关于理想溶液的各种表达中错误的是（ ）;南京工业大学第2页，共8页2南京工业大学第2页，共8页在全浓度范围内，每个组分均遵守Lewis-Randall定则。fidf0xi i

HGV;对理想溶液具有负偏差的体系中，各组分活度系数（ 。A．>1 B. =0 C. =1 D.<1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（ ）增加 B．减少 C．不变 D. 不能确定不可逆过程中孤立体系的（ ）总熵是增加的，C.总熵是减少的，但

也是增加的 B.总熵是减少的，是增加的 D. 总熵是增加的，

也是减少的是减少的431.15K286.15K（）A.91.77% B.50.70% C.33.63% D.39.67%关于做功和加热本领的描述，不正确的是（）A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。损失功也是过程可逆与否的标志，因此有（ ）A.W=T*△S

B.W=T*△SLC.W

0 体*△S

LD.W

0=-T

环*△SL 0 总 L 0 总要加热50℃的水，从热力学角度，用以下哪一种热源，损失功最小（ ）A.60℃的热水 B.80℃的热水 C.100℃的饱和蒸汽 D.120℃的过热蒸汽025.稳态流动过程的理想功仅取决于体系的初态与终态及环境温度T（。0正确 B.错误对同一朗肯循环装置，如果提高汽轮机进汽压力，但温度等其余条件不变，则其热效率（ ）有所提高，乏气干度下降 B. 不变，乏气干度增加C.有所提高，乏气干度增加 D. 热效率和干度都不变关于制冷原理，以下说法不正确的是（ ）,经等熵膨胀后,温度都会下降只有当 0，经节流膨胀后，气体温度才会降低JT在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大温度都会下降符合理想气体行为的气体不可用来做节流膨胀过程的制冷介质。如被冷物系要求-15℃，则制冷循环中氨的适宜蒸发温度为（ 。A.-15℃； B.-10℃； C.-20℃； D.-45℃。南京工业大学第3页，共8页 3如当地冷却水温度为常年18℃，则氨制冷循环的冷凝温度应选 。A.18℃； B.8℃； C.28℃； D.48℃。下列哪个条件不符合蒸汽压缩制冷循环制冷剂的选择要求（。沸点低 B.冷凝压力低 C.汽化潜热大 D.较低的临界温度同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率（ ）相同 B.低 C.高 D.不一定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（）A 节流阀 B膨胀机 C 压缩机某气体的P-V-TPV=RT+6.4×104P方程。在时将该气体进行节流膨胀，膨VT

TT V胀后气体的温度（，因此（ ）作为制冷介质（提示：

P ）JT

P CH pA 上升；不能 B下降；不能 C.上升；能 D.下降；能10℃升至而且能将空气中的热量传到室内，因此它比电加热器更省电。正确 B.错误在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ 。V1

fˆL；fˆV1 ２

ˆL B. ˆVˆ；ˆＬˆＬ２ １ ２ １ ２C. ˆＬ１

Ｖ２ １

ˆＬ２

D.fL

fV为混合物的逸度）Wilson方程是工程设计中应用最广泛的描述活度系数的方程。以下说法不正确的是（ A．适用于极性以及缔合体系 B.不适用于液液部分互溶体系C．提出了局部摩尔分率的新概念 D.它的超额自由焓模型是根据正规溶液为基础的来致命影响（类似氮气麻醉现象）。根据下表中25℃下溶解在水中的各种气体的亨利常数Ｈ，你认为以（）和氧气的混和气体为呼吸介质比较适合？气体H/bar气体H/bar气体H/bar气体H/bar乙炔1350一氧化碳5400氦气126600甲烷41850空气72950乙烷30600氢气71600氮气87650二氧化碳1670乙烯11550硫化氢550氧气44380A 氦气 B二氧化碳 C．乙烷根据相平衡判据以及(i) V请给出

2O(l,100℃,1atm)

2O(g,100℃,1atm)与H

2O(l,pT i100℃,2atm的化学位的大小顺序为（ 。A．H2O(l,100℃,2atm)>H2O(l,100℃,1atm)>H2O(g,100℃,1atm)B．H2O(l,100℃,2atm)<H2O(l,100℃,1atm)<H2O(g,100℃,1atm)C．H2O(l,100℃,2atm)<H2O(l,100℃,1atm)=H2O(g,100℃,1atm)D．H2O(l,100℃,2atm)>H2O(l,100℃,1atm)=H2O(g,100℃,1atm)南京工业大学第4页，共8页4南京工业大学第4页，共8页根据Van’tHoff等压方程式，对吸热反应，温度升高，反应平衡常数（ ）增加 B．减少 C．不变 D．可能增加也可能减少对反应H2O→H2+1/2O24mol水蒸气，如反应进行一段时间后，有1mol生成，则反应进度和H2的摩尔分数分别是（ ）A．2，1/5 B．1，2/5 C．2，2/5 D．1，1/5二．填充题（本大题共20分，每格1分）本课程学过各种状态方程如RK方程、理想气体方程vdW方程SRK方程，请为它们的计准确度排序 。体系由一状态到另一状态变化过程中方式进行时，理论上可能生的最大功或者必须消耗的最小功称为此过程的理想功。γi>1的二元共沸物是具有 压力共沸点的物系。单位质量稳定流动体系热力学第一定理；1）对流体通过换热器的过程，该方程可简化；对流体通过泵压缩机等设备而且绝热的过程该方程可简化；流体通过喷嘴获得高速气体（超音速），其速度表达式。乙水在101.3KPa下共沸体系，其自由度。Margules方程为ln A 2A A xxln1 12 21 12 1 2 得到其模型参数的方法一般有以下四种：

A21

2A12

A 21

x211） ；2） ；3） ；4） ；真实气体混合物的PVT性纯气体的PVT关系+ _规则。普通能量平衡是反映系统中能量的 利用情况，有效能中能量 的利用情况。

)平衡是反映系统体积膨胀系数的定义式为：

1V 那么，理想气体的体积膨胀系数为 。V T P在等温、等压下，若自由焓变化为 时，化学反应过程将自动进行。利用 方程，可以从某一组分的偏摩尔性质求另一组分的偏摩尔性质；并可检实验测得的混合物热力学数据及建立的模型的正确性。溶液中组分i的活度系数的定义是i= 。纯物质T-S图的拱形曲线下部称 区。南京工业大学第5页，共8页5三．计算题（本大题共40分）（10分℃的过热蒸汽，在透平中经绝热膨胀到0.04MPa的饱和蒸汽状态，已知压力/MPa温度/K焓/kJ·kg-1熵/kJ·kg-1·K-1环境水0.1013298104.90.3674过热蒸汽4.07733445.37.0901饱和水0.04309.4151.50.5210饱和蒸汽0.04309.42567.48.3304）该过程可逆否？为什么？该过程的等熵效率？该过程的W、W、W各是多少？id ac L(4)求膨胀前后蒸汽的变化△EX2（10分）设有一制冷能力（冷冻量）41800kJ/-1℃，冷凝温度25℃，过冷度为5℃。假设压缩机可逆绝热运行，膨胀为节流（等焓）过程。求：1）在T-S图上表示此循环过程；2）每小时制冷剂的循环量；3）压缩机功耗；4）循环制冷系数。（已知压缩机进出口处氨的焓分别为1644kJ/kg ，1866kJ/kg ，凝器出口过冷氨的焓是514.6kJ/kg. ）（10）25℃，1atm下一二元溶液的摩尔体积可用下式表示：Ｖ30090x1

10x3 。Ｖ单位是m3，X1的摩尔分数。求该温度压力下，1111) V,V；) V,V；；(3) V，V；(4) 混合过程焓变V；(5) 超额焓V标准态按1 2 1 2 1 2Lewis-Randall定则。（10分）纯液体A与B在90℃时蒸汽压力为PS1000mmHg，PS700mmHg已知A与B形成的二元溶液超额自由焓GE模型为

AGEABRTxxAB

B，汽相为理想气体，问：ln,ln 的组成函数表达式是什么？A B50％(mol)A50％(mol)B的液相混合物平衡的蒸汽总压为多少？(3)(4)如已知lnA

8x2，导出lnB

的组成函数表达式。B化工热力学试题答案（A卷）（2006~2007年度第二学期）使用班级化学工程与工艺专业04级一. 单项选择题（每小题1分，共40分）题号12345678910答案BAABDBDBCB题号111213141516171819206答案CCCBACBDDB题号21222324252627282930答案DCCCAADCCD题号31323334353637383940答案BCAAADADAC二.填空题(每空1分,共20分)1．SRK>RK>vdW>理想气体方程2．完全可逆3．最高4．H1u2gzQW21）HQ；2）HWs5．1。2）利用某一浓度下的，数据1 26.利用2）利用某一浓度下的，数据1 2

s2(HH1 2；2(HH1 2233）利用共沸点数据1 24）由一套实验4）由一套实验VLE数据进行拟合混合。数量；质量9．1/T10.<011.Gibbs-Duhem12.i

ix i

fidi

fˆixf0ii13.汽液共存区。三.计算题（共40分）110分））S体系Q

（S2

S(8.33047.0901)1.24kj/kg.k10S 环

体T

0298环S S南京工业大学第1页共4页2南京工业大学第1页共4页2）设等熵膨胀后点为2'，则

S环

1.24kj/kg.k0(2分)S SlS S

1xSxgS Sx

7.09010.5210

0.8251S Sg l

8.33040.5210H Hl

1x

Hxg 7151.50.17482567.40.82512144.84kJ/kg

S,透平,不

HH1

3445.32567.40.675(2分)S，透平

S,透平,

HH1

3445.32144.8HS）(2567.43445.3)298(8.33047.0901)1247.5kJ/kg（1分）W HQH(2567.43445.3)877.9kJ/）id210 21W TSac2981.24369.52kJ/分）L0 总Wac877.970.37分）W1247.5idH）E SH）x1 0 0 1 0 1Ex20 0202x12E ExSH）-H）]2x10W1247.5kJ/kg(2)0 2 0 2 0 0 1 01id243T4’51243T4’51S1）如左图(2分)mQ/q0 0

41800/(H1

H)541800/(1644514.6)37Kg/h(3分)PT

mWs

m(H2

H)37(18661644)18214KJ/h2.28KW(3分)q/W0 s

(H1

H)/(H5

H)1(1644514.6)/(18661644)5.08(2分)3（10分）①(V/x1

)T,

(V/x2

)T,

=-90-30x2(1分)V=V–x

（V/x)

=210—30x

220x3 (1分)11 2 1

T,P 1 112V=V+x（V/x122

)T,

=300+20x3 (1分)1V1=200， V2=300 (2分)112③V=210 V=320 (2分)121④ΔV=10x1-10x2(2分)1⑤VE=ΔV (1分)8 GERT 4.1)lnA

GERTx B

x

x2B