化工热力学期末模拟试卷

一．选择题（每题2分，共10分）纯物质的第二virial系数B（ A ）A仅是温度的函数 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图上的亚临界等温线）>Ps B.<Ps C.=Ps13.二元气体混合物的摩尔分y=0.，在一定下，ˆ 0.938,ˆ 0.8812，则此时11 2混合物的逸度系数为。（C）A0.9097 B0.89827 C0.8979 D0.9092某流体在稳流装臵中经历了一个不可逆绝热过程，装臵所产生的功为24kJ变（A）A.大于零 小于零 等于零 可正可负Henry（C）A仅适用于溶剂组分 B仅适用于溶质组分C适用于稀溶液的溶质组分 D阶段适用于稀溶液的溶二、填空题（每题2分，共10分）25℃50℃，75.31J/mol,则此过程的焓变为（1882.75）J/mol。1molCigT、PVP，P 1 1 1 2P P则，等温过程的RTln P

，Q=RTln1P

，0 ，0 。 2 2正丁烷的偏心因子p＝3.797MPaTr＝0.7c（ 0.2435）MPa。TTE的0 xQ

T(1T)C

dT 。T0xQ T pT00指出下列物系的自由度数目水的三相点 0液体水与水蒸汽处于汽液平状1 （共30分）填表（6）M)i溶液性质(M)MxM)lnxlnflnf xlnxi i iii ilnlnilnxlnˆi ilniGERTGERT xlnii有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积的模型是VV

V

)，其中V

为纯组分的摩尔体积，a，b为常数，问所提出1 1 2 2 2 1 1 2的模型是否有问题？（8分）xV解：由Gibbs-Duhem方程得，a2 2ba,b不可能是常数，故提出的模型有问题。xV 11 写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律（5分UQW1Hu22

gZQWs分析作外功的绝热膨胀后温度降低的原因，并在T-S（6）.写出稳流体系的熵平衡方程，并指出各项的含义（5分答：mSmSi i j

QS 0T 产生入 出四、试由饱和液体水的性质估算(a)100℃，2.5MPa和(b)100℃，20MPa下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下（15分）Ps0.101325MPa，Hsl419.04Jg-1，Ssl1.3069Jg-1K-1,Vsl1.0435cm3g-1,

dVsl

0.0008cm3g-1K-1 TP

dT PPP=20MPaP=2.5MPaP=.101325MPaT=100℃V解：体系有关状态点如图所示所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由

dVsl

0.0008 cm3g-1K-1 PT得

TpP

dT S Ssl 0.0008PPs 或S1.30690.0008P0.101325Ps

dVsl又 VT V

T 1.0435373.150.00080.745 cm3g-1 PT得

TP

dT P HHsl0.745dP0.745PPs 或H419.040.745P0.101325PsP=2.5MPaS=1.305

K-；=420.83J-；当=20MPa=1.291J-1K-；=433.86J-。五、由气体状态方程p(b)RT（其中b是与温度无关的常数（10）p VHRp V0

p解：p0pbp

bTRpppR V pR RSR

dp

00

T p

0p pvirialCO2

310K0.81MPa时的体积。已知CO2

的临界压力和临7.376MPa304.2K0.23（10）解：Tr310/304.21.02Pr＝0.81/7.376=0.108B00.083 0.3261.021.6B10.139 0.01931.024.2pZ1(B0B1)Trr

0.965ZRT 0.9658.314310V 70.66cm3pM 0.8144w七、甲烷由压缩后冷却到。若压缩过程耗功1021.6kJ/kg，求1）冷却器中需要移走的热量（2）压缩冷却过程的损失功3）压缩冷却过程的理想）压缩冷却过程的热力学效率。环境温度为T＝30015分）098.06kPa，300k时，H＝953.74kJ/kg，S=7.0715kJ/kg∙ K1 16.667kPa，300k时，H＝886.76kJ/kg，S=4.7198kJ/kg∙ K2 2）QHWs

866.76953.741021.61088.6kJ/kg QW TS(2)1 0

T(S S) 0 2 1 T0 300

4.71987.0751088.6/

383.09kJ/kg(3)Wid

HT0

S866.76953.743004.71987.075)=-793.54kJ/kgW(4)idWWs

1021.6本大题解答（AB或CD）请填入下表：一、本大题解答（AB或CD）请填入下表：关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ）研究体系为实际状态。解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。处理方法为以理想态为标准态加上校正。获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。Pitzer提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是（ 。A．B=B0ωB1

B．B=B0

ω+B1C．BP/（RT）=C C

+ωB1

D．B=B0

+ωB1下列关于GE关系式正确的是（ 。

=RT∑XlnX B.i i

=RT∑Xlnai iC.

=RT∑Xlnγ D.i i

=R∑XlnXi i下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ 。

G

dGVdP

dT；C. nG

D. nGi i i i i

Gi ni

T,P,n

Gi ni

T,nV,n下述说法哪一个正确？某物质在临界点的性( )

ji ji（A）与外界温度有关(B)与外界压力有关(C)与外界物质有关(D)是该物质本身的特性。泡点的轨迹称为（ ，露点的轨迹称为（ ，饱和汽、液相线与三相线所包围的域称为（ 。饱和汽相线饱和液相线，汽液共存区 汽液共存线饱和汽相线饱和液相区C.饱和液相线，饱和汽相线，汽液共存区关于逸度的下列说法中不正确的是( )（A）逸度可称为“校正压力”。（B）逸度可称为“有效压力”。（C）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差。（D）状态方程变为fv=nRT。（E）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。范德华方程与R－K方程均是常见的立方型方程对于摩尔体积V存在三个实根或者一实根，当存在三个实根时，最大的V值。A、饱和液体体积 、饱和蒸汽体积C、无物理意义 、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积可以通过测量直接得到数值的状态参数、焓 、内能 、温度 、熵对于流体混合物，下面式子错误的。MMlimMii

U PVi iC、理想溶液的V Vi i

U Ui

、理想溶液的S Si i

G Gi i由纯组分形成理想溶液时，其混合焓。A.>0； B.=C.<0 D.体系中物质iVi

的定义式为。V

A.V[ i]

B.V[ 总]

C.Vi]

D.V总]i i

T,v,n

ji

i i

T,v,n ji

T,p,n jii

T,p,njiinn混合气体的第二维里系nnA.T和P的函数 B.仅为T的函数 C.T和组成的函数 D.P和组成的函数下列论述错误的。A．P-R方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。B.R-K方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。C.活度系数可以大于1也可小于1。 D.压缩因子可以大于1也可小于。混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系。ffff x ； fi i

f

； C.lnf xfi f

ln i ； D.xilnf xlnf0i纯物质临界点时，对比温度Tr 。A.＝0；B.>C.1 D.=。气体H/bar135072950气体气体H/bar135072950气体H/bar气体硫化氢H/bar气体5400126600甲烷二氧化碳1670乙烷乙烯306001155071600550氮气氧气H/bar418508765044380A氦气 B二氧化碳 乙烷 甲烷在373.15K和101325Pa下水的化学位与水蒸气化学位的关系为(A)μ(水)＝μ(汽) (B)μ(水)＜μ(汽)(C)μ(水)＞μ(汽) (D)无法确定298K性质的变化情况为：(A)∆∆(B)∆∆(C)∆∆(D)以上均不对20在同一温度下，单组分体系T—S图上各等压线随熵值的增大，压力将（ ）A．增大 减小 不变 不一定21.偏摩尔性质是（）A．强度性质B．容量性质C．超额性质D．剩余性质22等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随A浓度的改变而增加则B的偏摩尔体积将随A浓度的改变)A.增加 B.减小 C.不变 D.不一定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.、、TC.H，U，S，G；、VT D.逸度系数，活度系数；x,y系统的偏摩尔量就是化学势 B.化学势是系统的强度性质C.系统中的任一物质都有化学势D.化学势大小决定物质迁移的方向对单位质量，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（ 。dH=TdS+Vdp =SdT–pdVC．dG=-SdT+Vdp =-SdT–pdVV和VVg lA.V=x(V-V)+V B.V=(V-V)+xVg l g g l lC.V=x(V-V)+V D.V=(1-x)V+xVg l l g l对理想溶液具有负偏差的体系中，各组分活度系数γ（ 。iA．>1 B.=0 C.=1 D.<1T对1mol符合PRTb)状态方程的气体，(S/V)应是（ ）TR/（V-b） B.R C.-R/P D.R/T本课程学过各种状态方程如RKvdWSRK方程，PR请为它们的计算准确度排序。A．RK>PR>SRK>vdW>理想气体方; B．PR≈SRK>RK>vdW>理想气体方;C．PR>vdW>理想气体方; D．SRK>RK>PR>vdW理想气体方在P-V图上，从过热蒸气的状态a出发，达到过冷液体的态点d，可以是均相的途径(a→b→c→d)，也可以是非均相的途(a→b’→c’→d)请指出相应正确P-T图.B. D.题号12345678910答案BCCDDCDBCD题号11121314151617181920答案BDCBCDAAAB题号21222324252627282930答案ABCABCDABB二、填充题（每空1分，共25分）纯物质P-V图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 0 。剩余性质是指在相同的温度和压力下真实气体与理想气体 热力学性质之差。超额性质是真实溶液与理想溶液 热力学性质之差。溶液中组分i的活度系数的定义是 =ˆ/xˆi i i i

/xfi

i

/id。iT℃，TPC温度条件是T<T 。C检验汽液平衡数据可靠性的基本公式为Gibbs-Duhem方程，其形式为Ni0

xdM0。i i在真实气体混合物0时，组分i的逸度系数等于1 。i三参数对比状态原理中，三参数是指T,P,ω 。r r混合法则描述的是混合物的虚拟参数与所含纯组分以及组成之间 的关系,它的提出是了解决 混合物热力学性质 的计算问题。lg(Pr在形状和极性方面的偏心度。。

)

0

物理意义是表示分子与简单的球形流体 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1/T 。 V T PMMMMiMxMiiln(/x)lnflnfxln(fˆ/x)iiii iilnlnxi i㏑γiGE/RTGE/RTxlni i25℃,1atm下盐酸逸度的标准态有两类以Lewis-Randall25℃,1atm下盐酸中的水中的水；2）以Henry规则为定则，例如25℃,1atm下盐酸中的HCl ；混合性质变化的定义 MxM0 。i i（（10分）1．维里系数的物理意义是代表物质极性的大小。( ×)2．对于理想混合物，H,G,V均为零。( ×)对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry规则，则在相同的浓度范内组分1符合Lewis-Randall规则。 ( √ )理想溶液的混合性质和超额性质相同。 ( × )混合物体系达到汽液平衡时，总是有vl,fvfl,fvfl。(× )i i i i6．化学位可表示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质。（×）7．对于理想溶液，所有超额性质皆等于零。（√）T－SN dln Gibbs-Duhem

xii0 i

i0。(×)dxi 四、计算题（共35分）1．（10分）已知0.03Mpa时测得某蒸汽的质量体积为4183cm3.g-1，请求出单位质量的H、S和G函数各是多少？MM饱液M和相饱和汽MgV/cm3.g-1l1.02235229H/J.g-1289.302625.4S/JK-10.94417.7695。v(1x)vslxvsv(1x)0.0010223x5.2294.183m3/kg(3分)x=0.8h(1x)hslxhsv(10.8)289.300.82625.42158.18kJ/kg(2分)s(1x)sslxssv(10.8)0.94410.87.76956.4044kJ/(kgK) (2分)u hpv2158.180.0341832032.69kJ/kg(3分)2（10分）在298K和0.1MPa下二元系焓变H20.9xx1 2

(2x1

x)2基准，

已知 H1H2

418J/mol x为摩尔分数 以Lewis—Randall定则为627J/mol）

，H(4；无限稀释偏摩尔值HH(3；H，1H(3分)2H20.9xx

2(2xx)20.9(x

1 2 1(1x2))dH

2 1 2

1 120.9(1x2)

(2x

)20.9(13x3)dx 11

1 1 1dHH H(1x) 20.9(13x3)(1

)(20.9)(13x2)1 dx1

1 1 120.9(2x33x21)dH 1 1H Hx

20.9(1x2)x(20.9)(13x2)41.8x31 dx 1