热力学参考题目等

一、判断题，并分析其原因。当n摩尔气体反抗一定的压力做绝热膨胀时，其内能总是减少的。（寸）解释：绝热：Q=0；反抗外压作功：W<0；AU=Q+W=W<0o理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（x）解释：理想气体的熵和吉氏函数不仅与温度有关，还与压力或摩尔体积有关。二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数。 （寸）解释：二阶舍项维里方程可以适用于压力不高的气体的pVT关系计算，由于逸度系数的计算需要使用相应条件下的状态方程，因此二阶舍项维里方程可以用于压力不高（小于1.5MPa）情况下的纯物质逸度系数的计算。封闭体系的1mol气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为Ti和T2,则该过程的腮fdT;同样，对于初、终态压力相等的过程TVTOC\o"1-5"\h\z有AH=iT2CdT。 （寸）Tp解释：状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。 （x）解释：简单流体系指一类非极性的球形流体，如Ar等，与所处的状态无关。当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 （x）解释：若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。当压力趋于零时，M（T,p）-Mig（T,p）三0（M是摩尔性质）。 （x）解释：当M=V时，不恒等于零，只有在7=乙时，才等于零。B质的变化。 （x）由于偏离函数是在均相体系中引出的概念，故我们不能用偏离函数来计算汽化过程的热力学性质的变化。 （x）M*2,P)-M«,P) ］「 ］「 ］解释：T,P)-MigT,P)-Mt,P)-MigT,P义^MigT,P)-MigT,P/

22 20 11 10 20 10解释：由一个优秀的状态方程，就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。（x）解释：还需要CG）模型。混合物体系达到汽液平衡时，总是有f=f,fv=fl,fv=flo（x）I I I I解释：两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等。二元溶液的Henry常数只与T、P有关，而与组成无关，而多元溶液的Henry常数则与T、P、组成都有关。（寸）解释：因H1,解释：因H1,Solvent(f、=limxMx因为，二元体系，气《时，％T1,组成已定。(x)热温熵T即过程的熵变。(x)解释：过程熵变的定义为AS=，可逆，即可逆过程的热温商才是熵变。因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上yi与压力无关。（x）解释：理论上是T，P，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为T和组成的函数。不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 （x）解释：自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如：理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不可逆过程。Ge>0,则溶液属于负偏差溶液。 （x）Ge>0,则y,>1,溶液属于正偏差溶液。凡是体系的温度升高时，就一定吸热，而温度不变时，则体系既不吸热也不放热。（x）解释：等温等压的相变化或化学变化始、终态温度不变，但有热效应。气体的绝热压缩，体系温度升高，但无吸收热量。由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩TOC\o"1-5"\h\z尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1。 （x）解释：如温度大于Boyle温度时，Z>1二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数。 （寸）解释：二阶舍项维里方程可以适用于压力不高的气体的pVT关系计算，由于逸度系数的计算需要使用相应条件下的状态方程，因此二阶舍项维里方程可以用于压力不高（小于1.5MPa）情况下的纯物质逸度系数的计算。体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。 （寸）解释：1^=07=°\）因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上匕与压力无关。（x）解释：理论上是7,P，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为7和组成的函数。体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。 （x）解释：V，H，U，Cp,^的混合过程性质变化与该体系相应的超额性质是相同的，对S，G，A则不相同。符合Henry规则或者Lewis-Randall规则的溶液一定是理想溶液。（x）解释：以Henry定律为基准和以Lewis-Randall规则为基准的溶液不一定是理想溶液。TOC\o"1-5"\h\z不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 （x）解释：自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如：理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不可逆过程。无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正。 （寸）根据热力学原理，一切不平衡状态均走向平衡，可以作功。因此所有偏离环境温度的状态应具有正的有效能。克劳修斯关于热力学第二定律的描述是“热不可能自动地从低温物体传给高温物体”，说明了热传导过程由高温向低温这种自发倾向的不可逆性。 （寸）解释：说明了过程发生的可能性问题，与热力学第一定律一起，共同决定着自然界发生的可能性问题。二、选择题对于内能是体系的状态的单值函数概念的正确理解是（ABD）。体系处于一定的状态，具有一定的内能；对应于某一状态，内能只能有一数值，不能有两个以上的数值；状态发生变化，内能也一定跟着变化；对应于一个内能值，可以有多个状态。下列各式中，不受理想气体条件限制的是（A）。A.AH=国+pNV；B.%广R；C.pVT=常数；D.W=nRTln（匕/匕）

3.封闭体系中的1mol理想气体由T1、p1和V1可逆地变化至p2(p2>pi)，过程的W=-RTln(P\/p2),则此过程为(AB)。绝热过程；D吸热过程A放热过程；B绝热过程；D吸热过程目前存在的气体状态方程有：理想气体状态方程、维里方程、立方型方程和多参数方程。那么卜面哪个方程不属于维里方程(ABD_RT a(T卜面哪个方程不属于维里方程(ABD_RT a(T)AP—V-b—V(V+b)')。B._RTaP~V- T0.5V（V+b）；5.pV BCC.z=」=1++——+；RT VV2如下热力学式子正确的是（ABCD）D.RTap— —V-bV2[IS\CC.|—I—-V；D.（IT） T6.下面式子不正确的是：（B）A. AV —Ve=AVe ；b. AM =2GG； C. AH —He—AHe； d.阮—Ue=AUeHenry规则适用于(C)。A.适用于稀溶液的溶质和溶剂；B.仅适用于溶质组分；C.适用稀溶液的溶质组分； D.阶段适用于稀溶液的溶剂。(1)孤立体系的熵永远增加。在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。孤立体系的熵永不减少。可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。上述表述中全部正确的是(C)。(1)孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值(dS=0)时达到平衡态。(4)熵增原理必须在孤立体系或绝热体系中应用。A.(1)(4)； B.(2)(4)； C.(2)(3)；D.(1)(2)。理想气体流过可逆绝热压缩机，其参数变化为(A)。AAT=0,AS=0；BAT=0,AS>0；CAT主0,AS>0；DAT=0,AS<0。真实气体在(D)的条件下，其行为与理想气体相近。A.高温高压； B.低温低压； C.低温高压； D.高温低压下列各式中，要受到理想气体条件限制的是(BCD)a.ah=AU+pAV；b.Cpm-CVm=R；c.pVT=常数；D.W=nRTln(匕/匕)封闭体系中的1mol理想气体由T］、p1和V］可逆地变化至p2(p2<p1)，过程的W=-RTln(pjp2)，则此过程为(BD)。A等容过程；B等温过程；C绝热过程；D吸热过程13. 目前存在的气体状态方程有：理想气体状态方程、维里方程、立方型方程和多参数方程。那么下面哪个方程属于维里方程(C)Ar.-RT a(T) 「_RT aAp=V-b—V(V+b)； B.p=V-b—T0.5V(V+b)；C.14.A.z二空=i+B+£+；RTVV2偏心因子是从（B）定义的。分子的对称性；B.蒸气压性质;D.RTa

—

V-bV2C.分子的极性；D.原子的活性15.如下热力学式子正确的是（ABCD）A.二C；B.pI#>V=C；C.VETJpC=—P;TD.16.对于一个均相的物质，其H和U的关系为（B）A.H<UB.H>U C.H=UD.不能确定17. — 八-由混合物的逸度的表达式G=Gig+RTlnf.知,I I IGig的状态为（A）I任⑵♦玲=磨（7志彩藉由岛羸”因为疔=%=1）系统温度，尸=1的纯组分i的理想气体状态；系统温度，系统压力的纯组分i的理想气体状态；系统温度，P=1,的纯组分i；系统温度，系统压力，系统组成的温度的理想混合物。18. 二元混合物的焓的表达式为H=x1H1+x2H2+叫x2，则（C由偏摩尔性质的定义求得）A.H1=H1+ax2;H2=H2+ax2；B.H1=H1+aX2;H2=H2+ax2；19.A.20.;H2=H2+aX2；D.H1=H1+ax2;H2=H2+ax2H1=H、+aX2下面式子正确的是：（BCD）AM=Z（AM\）；b.AV=Ve=AVe；c.AH=He=AHe；d.AU=Ue=AUeT恒定情况下，混合物中组元逸度及组元逸度系数表达式为（B）C.A._ 一一 人dG=RTdlnflimf/(yp)=1pT01 1^idG=RTdlnflimf：p=1p一01e广f/p(1)(2)(3)(4)B.dG=RTdInfC.limfP=1p一0e=f：pI孤立体系的熵永远增加。在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。孤立体系的熵永不减少。可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。上述表述中全部错误的是（A）。解释：（1）孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值（dS=0）时达到平衡态。（4）熵增原理必须在孤立体系或绝热体系中应用。A.（1）（4）； B.（2）（4）； C.（2）（3）；D.（1）（2）。22. 理想气体流过节流阀，其参数变化为（B）。21.AAT=0,AS=0；BAT=0,AS>0；CAT主0,AS>0；DAT=0,AS<0。（B）。系统工质经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故该系统不能与外界交换能量。23. 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。24. 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；D.大于等于。三、计算及分析简答题1.低压下，由气液相平衡关系测得｛P,y,x,T｝，如何由提供的这些数据算出活度系数。汽液平衡的准则fV=f/ G=1,2,...,N）......ii活度系数法fV=y^vPiii=xy8sPsexpiiii(i=1,2, ,N)Vf(P—P(i=1,2, ,N)RT低压下，汽相为理想气体，液相非理想溶液。汽液平衡关系为：yP=xyPs （i=1,2,…，N）iiii由安托因方程可知，已知温度即可求得饱和蒸汽压，因此，在已知P、T、y、x的情况下，即可求算活度系数2.实际蒸汽压缩制冷装置中的膨胀过程，为何采用节流阀而不用膨胀机？如果用膨胀机，请在T-S图上标出哪些面积代表膨胀机回收的功？解：制冷装置的膨胀过程，采用节流元件（如阀、孔板等）主要考虑到节流设备简单，装置紧凑。对于中小型设备而言，这个膨胀功是不值得回收的，功量不大，但是设备投资要增加许多。因此，大多不采用膨胀机。在下面的T-S图上，节流元件膨胀过程如3一4，是等焓过程，而膨胀机膨胀过程如3一4'，是等熵过程。膨胀机回收的功量如阴影部分积分。写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式，并对流体流经泵和流经换热器的系统进行适当的简化。解：热力学第一定律的一般形式为：气+气=0其中环境的能量变化为：△=—（Q+W）......E~

系统的能量变化为：△=AU+AE+AE5 KP当系统为稳流系统时，功的变化则体现为：w=w+W Sf其中：W=A(/?V)f则稳流系统的热力学第一定律表达式为：Q+W=At/+AE+AE+A(pV)S KPAH=A/7+A(pV)^g+W=AH+AE+AE...S KP当系统流经泵时：Q3,NU涵 则其能重衡算式变为：即=A(/?V)+AE+AES KP当系统流经换热器时：W«0,A£^O,AE•••S K P则其能量衡算式变为：2=AH4.在T—S图和lnp~H±.示意性地画出下列过程：过热蒸气等压冷却，冷凝，冷却成为过冷液体；饱和蒸气可逆绝热压缩至过热蒸气；接近饱和状态的气液混合物，等容加热、蒸发成过热蒸气;饱和液体分别作等恰和等嫡膨胀成湿蒸气；过冷液体等压加热成过热蒸气。二元混合物某一摩尔容量性质M,二元混合物某一摩尔容量性质M,试用图和公式表示下列性质：M,M,M^,M 间的关系。121212 121 2有关公式如下:△MMiM2M?aMr有关公式如下:△MMiM2M?aMr△瓦=习皿M—M—工;M；l^nM\=1如"，七=M+(I—.『i)=f卷=lim(Mj)--oo=Mi=Mj-Mi在一定温度和压力下，某二元液体混合物的活度系数如用下式表示:lny=a+(b-a)x-bx2Iny=a+(b-a)x-bx2式中，a和b是温度和压力的函数。试问，这二个公式在热力学上是否正确？为什么？解：由于该方程涉及到偏摩尔性质和温度压力等参数，因此如果该方程合理，必须要满足Gibbs-Duhem方程。首先，衡量等温等压下的Gibbs-Duhem是否满足，即:对二元体系，做衡等变形，得:dV首先，衡量等温等压下的Gibbs-Duhem是否满足，即:对二元体系，做衡等变形，得:dV, 〜由已知得：一i=b-a-2bxdx i1于是，有：dVdV([)(x^-^-x =-a