2007-化工热力学期末考试闭卷A1及答案(DOC)

南京工业大学化工热力学试题（ A ）卷（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．
班级学号姓名成绩
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（用 A 或 B 或 C 或 D）请填入下表：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案
题号21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
答案
题号31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
答案
1．对于化工热力学应用的以下说法中不正确的选项是（）
A．能够判断新工艺、新方法的可行性
B．展望反响的速率
C．经过热力学模型，用易测得数据计算难测数据；用少许实验数据计算大批实用数据
D．相均衡数据是分别技术及分别设施开发、设计的理论基础
2．超临界流体是以下（）条件下存在的物质
A. 高于 T C和高于 P C B．高于 T C和低于 P C
C．低于 T C和高于 P C D．T C和 P C
3．纯物质的饱和液体的摩尔体积跟着温度高升而增大，饱和蒸汽的摩尔体积跟着温度的高升而减小。

A. 正确
B.错误
4在压力趋于零的极限条件下，全部的流体将成为简单流体。

A. 正确
B.错误
5. 对应态原理以为，在相同的对照态下，全部物质表现出相同的性质。

即()
A. 若 V r, P r相同，则ω相同
B. T r , Z r相同，则V r相同
C. 若 P r,ω相同，则 V r相同
D.若 T r, P r相同，则V r相同
6. 对于成立状态方程的作用，以下表达不正确的选项是（）。

A.能够解决因为实验的P-V-T 数占有限没法全面认识流体P-V-T行为的问题。

B．能够解决实验的P-V-T 数据精准度不高的问题。

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1
C ．能够冷静易获取的物性数据（ P 、 V 、 T 、 x ）来计算较难测定的数据（ H ，U ，S ，G ）
D ．能够解决因为 P-V-T 数据失散不便于求导和积分，没法获取数据点之外的
P-V-T 的问题。

7．纯流体在必定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（
）
A ．饱和蒸汽 B.饱和液体 C ．过冷液体
D.过热蒸汽
8. 节余体积 M R 的观点是表示同温同压下（
）的 差异，其表达式为（
） 。

A. 真切溶液与理想溶液； M R =M-M id
B. 真切气体与理想气体； M R =M-M *
C ．真切气体与理想气体； R
id
D. 真切溶液与理想溶液； M R
*
M =M-M
=M-M
9．对 1mol 切合 P
RT /(V b) 状态方程的气体，
( S / V)T 应是（
）
A. R/ （ V-b ）
B. R
C. -R/P
D. R/T
10..对单位质量，定构成的均相流体系统，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 –pdV
C ． dG = -SdT + Vdp
D ．dA = -SdT –pdV
11. V g 和 V l 分别为饱和蒸汽和饱和液体的体积，
x 为湿蒸汽干度，则湿蒸汽的体积
V 为：
A. V= x(V g - V l ) + V g
B. V= (V g - V l ) + x V l
C. V= x(V g - V l ) +V l
D. V=(1-x)V g + x V l
12.广泛化方法有广泛化压缩因子图法和广泛化维里系数法两种方法，它的用途特别宽泛，可计算 (
)，计算方便。

这两种方法的对照温度、对照压力的使用范围是 (
)的。

A. 压缩因子、节余焓和节余熵、逸度系数 ; 相同 B 压缩因子、节余焓和节余熵、活度系数 ; 不一样 C. 压缩因子、节余焓和节余熵、逸度系数 ; 不一样 D. 压缩因子、节余焓和节余熵、活度系数 ; 相同
13.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。

A. H ， U ， S ， G ； x, y
B. 逸度系数，活度系数；
P 、V 、T
C. H ，U ，S ，G ； P 、 V 、 T
D. 逸度系数，活度系数； x, y
14．对于偏摩尔性质，下边说法中不正确的选项是（ ）
A. 偏摩尔性质与温度、压力和构成相关 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位
15. 等温等压下，在 A 和 B 构成的均相系统中， 若 A 的偏摩尔焓随 A 浓度的增添而增添， 则B 的偏
摩尔焓将随 B 浓度的增添而 ( )
A. 增添
B. 减小
C. 不变
D. 不必定
16. 理想溶液组分 i 以及在真切气体混淆物
P →0时组分 i 的逸度系数
i 分别等于（
）
A.
i ，
i B.1， 1
C.
i ，1 D. i ，
i
17.超额性质的定义式为（
）
A.M E =M-M * 。

B. M E =M-M id
C. M E =M-M R
D. M E =M-M 0
18.对于理想溶液的各样表达中错误的选项是 （ ）
A. 分子构造相像，大小相同；分子间的作使劲相同；混淆时没有热量和体积变化
;
南京工业大学 第2页，共 8页
2
B.在全浓度范围内，每个组分均恪守Lewis-Randall 定章。

C. ?id 0
x i D. H,G,V
均为零 ;
f i f i
19.对理想溶液拥有负误差的系统中，各组分活度系数γi（）。

A．>1 B. =0 C. =1 D.<1
20．气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽视动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值
（）
A.增添B．减少C．不变 D.不可以确立
21．不行逆过程中孤立系统的（）
A. 总熵是增添的，也是增添的
B. 总熵是减少的，也是减少的
C.总熵是减少的，但是增添的
D.总熵是增添的，但是减少的
22. 在 431.15K 与 286.15K 之间工作的热机的最大效率是（）
A. 91.77%
B.50.70%
C. 33.63%
D.39.67%
22. 对于做功和加热本事的描绘，不正确的选项是（）
A压力相同，过热蒸汽的做功本事比饱和蒸汽大。

B温度相同，高压蒸汽的作功本事比低压蒸汽强。

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事比低温低压蒸汽的大。

23. 损失功也是过程可逆与否的标记，所以有（）
A. W L=T0*△S体
B.W L=T0*△ S环
C. W L=T0*△S 总
D.W L=-T 0* △ S 总
24. 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
25 . 稳态流动过程的理想功仅取决于系统的初态与终态及环境温度T 0,而与详细的变化门路没关（）。

A. 正确
B. 错误
26. 对同一朗肯循环装置，假如提升汽轮机进汽压力，但温度等其他条件不变，则其热效率（）
A. 有所提升，乏气干度降落
B. 不变，乏气干度增添
C. 有所提升，乏气干度增添
D. 热效率和干度都不变
27.对于制冷原理，以下说法不正确的选项是（）
A.任何气体 ,经等熵膨胀后 ,温度都会降落
B. 只有当J T0，经节流膨胀后，气体温度才会降低
C. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大
D. 任何
气体，经节流膨胀后 ,温度都会降落
E.切合理想气体行为的气体不行用来做节流膨胀过程的制冷介质。

28.如被冷物系要求达-15℃，则制冷循环中氨的适合蒸发温度为（）。

A.-15 ℃；
B. -10 ℃；
C. -20 ℃；
D.-45 ℃。

南京工业大学第 3页，共 8页 3
29.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℃。

30. 以下哪个条件不切合蒸汽压缩制冷循环制冷剂的选摘要求（）。

A. 沸点低
B.冷凝压力低
C.汽化潜热大
D. 较低的临界温度
31. 同一热机在夏季的热机效率比在冬季的热机效率（）
A. 相同
B.低
C.高
D.不必定
32.汲取式制冷循环中解吸器，换热器，汲取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
33.某气体的 P-V-T 行为切合 PV=RT +6.4 ×104P 方程。

在 25℃， 30MPa 时将该气体进行节流膨胀，膨
胀后气体的温度（），所以（）作为制冷介质。

（提示：
J T
T V V
T
T P ）P H C p
A 上涨；不可以
B 降落；不可以 C. 上涨；能 D. 降落；能
34.冬季，相同使室温由 10℃升至 20℃，与电加热器对比，空调不单也能将耗费的电能转变为热量，并且能将空气中的热量传到室内，所以它比电加热器更省电。

A. 正确
B.错误
35．在必定的温度和压力下二组分系统汽液均衡的条件是（）。

A. ?V ?L ?V ?L ?V ?Ｖ?Ｌ?Ｌf 1 f 1；f２f２
B. f１f２；f１f２
C . ?Ｌ?Ｖ?Ｖ?Ｌ
D . f
L
f
V
( f为混淆物的逸度）f１f２；f１f２
36. Wilson 方程是工程设计中应用最宽泛的描绘活度系数的方程。

以下说法不正确的选项是（）
A ．合用于极性以及缔合系统 B. 不合用于液液部分互溶系统
C．提出了局部摩尔分率的新观点 D. 它的超额自由焓模型是依据正规溶液为基础的
37.当潜水员深海作业时，若以高压空气作为呼吸介质，因为氮气溶入血液的浓度过大，会给人体带
来致命影响（近似氮气麻醉现象）。

依据下表中25℃下溶解在水中的各样气体的亨利常数Ｈ，你认
为以（）和氧气的混随和体为呼吸介质比较合适？
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44380
A 氦气
B 二氧化碳C．乙烷
38. 依据相均衡判据以及
i
，请给出 H2O (l, 100 ℃, 1atm ) 、H 2O (g, 100 ℃ , 1atm ) 与 H2O (l,
( p )T V i
100℃ , 2atm )的化学位μ的大小次序为（）。

A ． H 2O (l, 100 ℃ , 2atm ) >H 2O (l, 100 ℃ , 1atm ) >H 2O (g, 100 ℃ , 1atm )
B ．H 2O (l, 100 ℃ , 2atm ) <H 2O (l, 100 ℃ , 1atm ) <H 2O (g, 100 ℃ , 1atm )
C．H 2O (l, 100 ℃ , 2atm ) <H 2O (l, 100 ℃ , 1atm ) =H 2O (g, 100 ℃ , 1atm )
D． H 2O (l, 100 ℃ , 2atm ) >H 2O (l, 100 ℃ , 1atm ) =H 2O (g, 100℃ , 1atm )
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4
39．依据 Van’ t Hoff等压方程式，对吸热反响，温度高升，反响均衡常数（）
A ．增添
B ．减少C．不变 D ．可能增添也可能减少
40．对反响H2O → H 2 + 1/2O 2，反响开始时有 4 mol 水蒸气，如反响进行一段时间后，有 1 mol O 2 生成，则反响进度和H2的摩尔分数分别是（）
A ． 2，1/5
B ． 1， 2/5C． 2， 2/5D． 1， 1/5
二．填补题（本大题共20 分，每格 1 分）
1.本课程学过各样状态方程如RK 方程、理想气体方程、vdW 方程、 SRK 方程，请为它们的计算
正确度排序。

2.系统由一状态到另一状态变化过程中以 _________________________ 方式进行时，理论上可能产生
的最大功或许一定耗费的最小功称为此过程的理想功。

3. iγ
压力共沸点的物系。

>1 的二元共沸物系 ,是拥有
4．单位质量稳固流动系统热力学第必定理：_____________________________ _______；
1）对流体经过换热器的过程，该方程可简化为_____________________________ ；
2）对流体经过泵、压缩机等设施并且绝热的过程，该方程可简化为 ______________________ ；
3）流体经过喷嘴获取高速气体（超音速），其速度表达式为________________ _______。

5．乙醇 -水在 101.3KPa 下共沸系统，其自由度为_______________。

6. Margules 方程为ln 1 A12 2 A21 A
12 x1 x22；ln 2
A
21
2 A
12
A
21 x2 x12
获取其模型参数的方法一般有以下四种：
1） ________________________________ ________________________________ ；
2） ________________________________ ________________________________ ；
3） ________________________________ ________________________________ ；
4） ________________________________ ________________________________ ；
7．真切气体混淆物的PVT 性质 =纯气体的PVT 关系式 +________ _规则。

8．一般能量均衡是反应系统中能量的利用状况，有效能 ( )均衡是反应系统中能量的利用状况。

1 V。

9．体积膨胀系数的定义式为：那么，理想气体的体积膨胀系数为
V T P
10. 在等温、等压下，若自由焓变化为时，化学反响过程将自动进行。

11.利用 _______________方程，能够从某一组分的偏摩尔性质求另一组分的偏摩尔性质；并可查验
实验测得的混淆物热力学数据及成立的模型的正确性。

12. 溶液中组分 i 的活度系数的定义是i =________________________ 。

13. 纯物质 T-S 图的拱形曲线下部称区。

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5
三． 计算题（本大题共 40 分）
1. （ 10 分 ） 4.0MPa ，500℃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
-1
-1
熵 / kJ kg · ·K
环境水 0.1013
298 104.9 0.3674
过热蒸汽 4.0 773 3445.3 7.0901
饱和水 0.04 309.4 151.5
0.5210 饱和蒸汽
0.04
309.4
2567.4
8.3304
请回答：（ 1）该过程可逆否？为何？
（ 2）该过程的等熵效率？
（ 3）该过程的 W id 、 W ac 、 W L 、热力学效率 η各是多少？ (4) 求膨胀前后蒸汽
的变化△ E X
2 ．（ 10 分 ）设有一制冷能力（冷冻量）为 41800 kJ/h 的氨冷冻循环装置，蒸发温度 -15℃，冷凝温度
25 ℃，过冷度为 5℃ 。

假定压缩机可逆绝热运转，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 1644 kJ/kg ， 1866 kJ/kg ， 冷凝 器 出 口 过 冷 氨 的 焓 是 514.6 kJ/kg. ）
3 ． （ 10 分）由实验数据获取 25℃， 1atm 下一二元溶液的摩尔体积可用下式表示：
Ｖ 300 90x 1 10x 13 。

Ｖ单位是 m 3， X 1 是组分 1 的摩尔分数。

求该温度压力下，
； ２ ) V 1 ,V 2 ；； (3 ) ， ； (4) 混淆过程焓变
V ； (5 ) 超额焓
V E
；标准态按 (1) V 1 ,V 2 ( V 1 V 2
Lewis-Randall 定章。

4. （ 10 分 ）纯液体 A 与 B 在 90℃时蒸汽压力为
P S 1000mmHg ， P S 700mmHg ，
A B
已知A 与B
E 形成的二元溶液超额自由焓
G E
模型为
G
x A x B ，汽相为理想气体，问：
RT
(1) ln A ,ln B 的构成函数表达式是什么？
(2) 与 50％ (mol)A 及 50％ (mol)B 的液相混淆物均衡的蒸汽总压为多少？
(3) 可否生成共沸物？如生成的话，恒沸点是最高点仍是最低点？为何？ (4) 如已知 ln
A
8x 2B ，导出 ln
B 的构成函数表达式。

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（每题 1 分，共 40 分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A A B D B D B C B 题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
6
答案 C C C B A C B D D B 题号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 答案 D C C C A A D C C D 题号 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 答案
B
C
A
A
A
D
A
D
A
C
二. 填空题
(每空 1 分, 共 20 分)
1． SRK>RK>vdW> 理想气体方程 2．完整可逆
3．最高
4． H
1 u
2 g z Q W s
2
1） H Q ；2） H
W s ； 3）u 22( H 1
H 2 )
5． 1。

6.
）利用 1
， 2
数据
2）利用某一浓度下的 ， 2
数据
）利用共沸点数据
1
1
3
4）由一套实验 VLE 数据进行拟合 ；
7．混淆 。

8．数目；质量
9． 1/T
10. <0
11. Gibbs-Duhem
12.
i
a?i
f
?
i
f
?
i
x i f i
id
x i f i
13.汽液共存区。

三 .计算题（共 40 分）
1．（ 10 分）
解：）
S 体 系
（
S 2
）
(8.3304 7.0901) 1.24kj / kg.k
1
S 1
S 环
Q 体 0
T 环
298
S 总
S 体
S 环 1.24kj / kg.k 0 是不行逆的。

分
( 2 )
南京工业大学' 第 1 页 共 4 页
）设等熵膨胀后点为
2 ，则
2
S 2’ S l 1 x S g x
S 2’ S 1
x
S 2’ S l 7.0901 0.5210
S g
S l 8.3304
0.8251
0.5210
H 2’
H l 1 x H g x
7
151.5 0.1748 2567.4
0.8251 2144.84kJ / kg
W S,透 平,不 H 1 H 2 3445.3 2567.4 分
）
（ H 2 ） （ S 2 ） 3 W id H 1 T 0 S 1
( 2567.4 3445.3) 298( 8.3304 7.0901)
（ 分）
1247.5kJ / kg 1
W ac
H Q H (2567.4 3445.3) （ 分）
877.9kJ / kg 1
W L T 0 S 总 298 1.24
（ 分） 369.52kJ / kg 1
W ac 877.9 （ 分）
W id 1247.5 70.37% 1
）
（
）（
H 0
H ）
4 E x1 T 0 S 0
S 1
1
E x 2 （ S 0 ）（
H 0 H ）
T 0 S 2
2
E
x1
2
E
x 2
E
x 1
（
S 0 ）（
H 0
）-[ （
）（ H ）]
T 0
S 2
H 2
T 0 S 0
S 1 0H 1
W id
分
)
1247.5kJ / kg( 2
2．（ 10 分）
1）如左图 (2 分 )
2 2)m Q 0/ q 0 41800/(H 1 H 5)
4
3
41800 /(1644 514.6) 37 Kg / h(3分 )
T 4’
3)P T
mW s
m(H 2
H 1 ) 37(1866 1644)
5
1
8214 KJ / h 2.28KW (3分 )
4) q 0 / W s (H 1 H 5)/(H 2
H 1 )
S
(1644 514.6) /(1866
1644) 5.08(2分 )
3．（ 10 分）① ( V / x 1 )T , P
( V / x 2 )T , P = -90-30x 12(1 分 )
– 2（ V / x ) =210 — 30x 2
+ 20x 3
(1 分 ) 1 1 1
V = V x 2 T,P V 2 = V + x 1（ V / x 2 )T , P = 300 +20x 13 (1 分)
② V 1= 200，
V 2 =300
(2 分)
③ V 1∞
= 210
V 2
∞
= 320 (2 分)
2
④ V = 10x 1 -10x 1 (2 分)
E
(1 分 )
⑤V=V
8
E
4.1) ln A
G E RT x B
G RT x B x B 2 x B (1 2x B ) x B 2
x B
T ， P
同理
2
ln B （ 分）
x A 2
(2) x A =0.5， x B =0.5
ln
ln
A
0.52 0.25 B 1.284
0.52 A
B
0.25
P
A x A P A S
B x B P B
S
1.284 0.5 1000 0.5 700 1091.4mmHg （ 2分）
(3) 解法 1：假定生成共沸物，则 =1，理想气体
x A
y A
x B
y B
又 Py A A x A P A S
，Py B
B x B P B
S
则 A P A S
B P B
S
又 ln A
x B 2，ln B x A 2
e x B
2
P B S
x B 2 x A 2 700
2
2
7
e x A
2 P A S
e
1000
x B x A ln 10
0.3567
解得 x A 0.678， x B 0.322
或 ln
az ln az
s
s
A
B
ln P B
ln P A
az 2
az
2
700
0.5 x B
0.5 x A
ln 1000
x B az
x A az
1
az
； az
x B 0.678 x A 0.322
有解，说明倘若合理，即存在恒沸点。

又 P 1109.01 1019.4mmHg 形成最高压力恒沸物。

（
3分）
(4) 依据 dM A x B
dM B 0
Gibbs-Duhem 方程： x A
dx A
dx A
d ln
A
d ln B
x A
dx A x B dx A 0
d ln 8 x B 2 d ln B
x A dx A
x B dx A
8x A 1 x A x B
d ln
B
dx A d ln B
16 x A
dx A
ln B
x A ln
B
16x A dx A
ln
2
B
8 x A （3分）
9。