化工热力学练习题

37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53.
节能的正确含义是减少用能过程中有效能向无效能转化。 绝热等熵膨胀比绝热节流膨胀的冷冻量大。 一切实际过程总能量守恒，过程熵产不为零，有有效能损失。 功的传递不会引起熵的流动。 某封闭系统经一可逆过程，作功 500kJ 且放热 1000kJ，则系统的熵变小于零。 自然界一切实际过程的熵产 Δ Sg 必大于零。 对于同一热力过程完成同一状态变化而言，其理想功 Wid 与有效能变化△EX 的关系是 Wid = Δ E X 。 有效能实际上就是理想功，即 E X = Wid 。 高压蒸汽的有效能较低压蒸汽的有效能为大，而且热转化为功的效率也较高。 热力学第二定律指出：热从低温物体传给高温物体是不可能的。 若一敞开系统经历—绝热、等熵过程，则该过程一定是可逆过程。 一切实际过程的能量守恒。 一切实际过程的有效能守恒。 系统经过一个绝热可逆过程，其熵没有变化。 Carnot制冷循环的制冷系数与制冷剂的性质有关。 当化学反应达到平衡时，反应的 Gibbs 自由焓变化值 ΔG 等于零。 化学反应的标准 Gibbs 自由焓变化 ΔG
cp＝4.2kJ·kg-1·K-1（提示：不考虑压力和动能的稳定流动系统能量衡算方程为 ΔH = Q − WS ， EX
ig = cig ＝(H－H )－T (S－S ) , 理想气体的焓变和熵变分别为 ΔH ig = cig p ln p ΔT ， ΔS
Θ Θ Θ
T2 p − R ln 2 。 ） T1 p1
化工热力学练习题
一
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36.
是非题
纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。 气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。 象 dU=TdS-pdV 等热力学基本方程只能用于气体，而不能用于液体或固相。 一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。 由于剩余函数是在均相系统中引出的概念，故我们不能用剩余函数来计算汽化过程的热力学性质的变化。 逸度与压力的单位是相同的。 汽液两相平衡的条件是汽液两相的逸度相等。 纯流体的汽液平衡准则为 f V=f L。 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的 Gibbs 函数相等。 符合热力学一致性检验的汽液平衡数据一定是真实可靠。 对于给定系统，在一定压力下形成恒沸物，其恒沸组成不变。
6. 有一逆流式换热器， 利用废气(其分子量为 16)加热空气， 空气由 0.1MPa， 293K 加热到 398K, 空 s-1； 而废气从 0.13MPa， 523K 冷却到 368K。 空气的等压热容为 1.04 kJ· kg-1· K-1， 气的流量为 1.5kg·
ˆi = H i ,solvent γ i xi 下列汽液平衡关系是错误的： pyiϕ
V ∗
从过量性质的定义可知，其数值越大，则溶液的非理想性越强。 一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。 对理想溶液来说，混合性质和过量性质是一致的。 对于理想溶液，遵守 Lewis-Landell 规则，等温下 p-x-y 图上的 p-x 线为一直线。 理想溶液一定符合 Lewis-Landell 规则和 Henry 定律。 符合 Lewis-Randall 规则或 Henry 定律的溶液一定是理想溶液。 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。 对于理想溶液，所有混合过程的性质变化均为零。 对于理想溶液，所有的过量性质都等于零。 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。 均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有 M t = 液液平衡一般出现在与理想溶液有较大正偏差的溶液中。 纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，dG=RTdlnf。 当 p→0 时，f/p→∞。 理想气体有 f=p, 而理想溶液有 ϕ i
ˆi ⎞ ⎛ϕ ˆ ⎟ ⎟ ， ln f = ∑ yi ln f i ⎝ i⎠
( )
ˆ1 = 0.9381 ， ϕ ˆ 2 = 0.8812 ，则混 19. 二元气体混合物的摩尔分数 yi = 0.3 ，在一定的 T，p 下， ϕ
合物的逸度系数为（ ）
A、0.8978 C、0.9381 20.
B、0.9097 D、0.9092
则气体的 ΔS 为： （ ）
A、 R ln⎜ ⎜
⎛ V1 − b ⎞ ⎟ ⎟ ⎝ V2 − b ⎠
B、 R ln⎜ ⎜
⎛ V1 ⎞ ⎟ ⎟ ⎝ V2 ⎠ ⎛ V2 ⎞ ⎟ ⎟ ⎝ V1 ⎠
x
C、 R ln⎜ ⎜
⎛ V2 − b ⎞ ⎟ ⎟ ⎝ V1 − b ⎠
D、 R ln⎜ ⎜
16. Gibbs 函数变化与 p-V-T 关系为 G ig (T , p ) − G x = RT ln p ，则 G 的状态应该为（ A、T 和 p 下纯理想气体 C、T 和单位压力下的纯理想气体 B、T 和零压下的纯理想气体 D、以上说法都不对
）
B、与能量衡算法具有相同功效 D、能抓住合理用能的实质之处
）
C、不能指出用能不合理之处
10. 自然界一切实际用能过程、从能量角度讲，应（ A 同时满足热力学第一第二定律。 C 满足第二定律即可。 11. 温度为 T 下的过热纯蒸汽的压力 p （ A、大于该温度下的饱和蒸汽压 C、等于该温度下的饱和蒸汽压
SO2 的摩尔分数为（ A、
C、
）
ε
7+ε
B、 D、
3ε 7+ε 1− ε 5+ε
ε
4+ε
23. 容器中开始有物质的量为 n0 的水蒸气，当分解成为氢气和氧气的反应进度为 ε 时，氧气的摩
尔分数为（ ）
A、
ε
n0 + 0.5ε
B、
n0 − ε n0 + 0.5ε
C、
0.5ε n0 + 0.5ε
D、
。
α 、 β 两相达到平衡，系统的热力学性质表述中错误的是
A、 μ i = μ i
α β
ˆα = f ˆβ B、 f i i
C、 T
p pi
s
α
=Tβ
D、 G = G
α
β
21. 气液平衡计算关系式 pyiφi = γ i xi pi sφi s exp ∫
为 。
Vi L dp ， (i=1, 2,…,N) ，在中压时，上式可简化 RT
∑n M
i
i
。

= ϕi 。
因为 GE(或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上 γi 与压力无关。 孤立系统的热力学能和熵都是一定值。 能量平衡关系 ΔH +
1 2 Δu + g ΔZ = Q − WS 对任何系统、任何过程均适用。 2
热力学第二定律告诉我们，熵产为零的过程，熵流也为零。 一切实际过程的总熵变大于等于零。 一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。 能量衡算法用于过程的合理用能分析与熵分析法具有相同的功效。 合理用能的总则是按质用能，按需供能。
⎛VL ⎞ A、 pyiφi = γ i xiφi s exp ⎜ i ( p − pi s ) ⎟ ⎝ RT ⎠ C、 pyi = γ i xi pi s
B、 pyiφi = γ i xi pi sφi s D、 pyi = xi pi s
22. 反应 H 2S+2H 2 O ⇔ 3H 2 +SO 2 初始物质含量 H2S 为 2mol，H2O 为 5mol。当反应进度为 ε 时，
i
⎞ ⎟， ⎠
i
⎛ f ⎞ ln f = ∑ yi ln ⎜ i ⎟ ⎝ yi ⎠
ˆ )， ∑ y ln(ϕ
ˆi ) ， ∑ yi ln(ϕ
ˆ ln f = ∑ yi ln f i
( )
ˆ⎞ ⎛ f ln f = ∑ yi ln ⎜ i ⎟ ⎜y ⎟ ⎝ i⎠
D、 ln ϕ =
∑ y ln⎜ ⎜y
i
纯组分的摩尔体积是V1，V2，试求出 V 2 和V表达式?
4. 某二元混合物，在一定的温度和压力下，其逸度表达式为 ln f = a + bx2 − cx2 2 ，a, b, c 为常数，
试求 G E / RT ， ln γ 1 ， ln γ 2 的相应关系式（二组分均以 Lewis—Randall 规则为标准态逸度） 。 由于输送过程的热量损失， 到使用单位时， 水温已降到 70℃， 5. 某厂有一输送 80℃的热水的管道， 试求水温降低过程的每 kg 水的热损失 Q 与有效能损失 WL，设大气温度为 300K，水的等压热容
2. 假设O2在20℃、0.1MPa下的H、S为零，用三参数对应态原理求O2在300℃、9MPa下的H、S。
已知O2在理想气体状态下的比热容为 c ig 。 （画出计算路线图，说明计算需要的模型和物性数据， p 写出计算过程，不需要具体计算结果） 。
2 ，并已知 3. 在一定的温度和压力下，二元溶液中的组分1的偏摩尔体积如服从下式 V 1 = V1 + α x2
Θ
可以用来判断反应进行的方向。
二
选择题
） 。
1. 从工程实际出发，合理用能分析的实质是（ A、过程是否最经济 B、损小
2. 稳定流动系统的能量累积等于零，熵的累积则 （ ） B，不确定 A，大于零 C，小于零 D，等于零 3. 从合理用能的角度出发，流体流动过程中，液体的流速比气体的流速（ A、大 B、小 C、相等 D、可大可小