化工热力学 例题 与解答(11)
《高等化工热力学》习题及参考答案
1.1 如果流体服从van der Waals 方程，请导出A 和G 的偏离函数以及逸度系数ϕ的表达式。
解：oo2o 2ooo - ()d ln van der Waals -()d ln (ln)|ln ln mmm V mm m m m mm mV mm mm m m m mV m m m m mm m mV RTA A p V RT V V RT ap V b V V RT a RTA A V RT V b V V V V V a RT RT V b V V V aRT V b V ∞∞∞=---=--=-----=---=--⎰⎰已知带入方程：，得：()()o 2o ln 2ln m m m m m m m m m m m m m m mm m m G G A A pV p V V a RT a RT V p V V b V V b V V RTV a RT RTV b V V b-=-+-⎛⎫=-+-- ⎪--⎝⎭=-+---则1.2 请根据下列丙酮(1)－氯仿(2) 溶液的实验数据 (35.17℃) 计算 （1）以纯液态为标准态，丙酮的活度及活度系数， （2）以无限稀释为参考态，氯仿的活度及活度系数。
x 2 0.0000 0.0588 0.1232 0.2910 0.4232 0.5143 0.6635 0.7997 0.9175 1.000 p 1 / kPa 45.93 43.09 39.90 30.70 23.28 18.00 10.53 5.00 1.73 0.0 p 2 / kPa0.0001.232.727.3911.8515.7122.6929.9235.6139.08解：0,,0,i ii i i i i x i i x i i ip a p p a p x a p x γγ==⇒== (1) 以纯液态为标准态，则0145.93kPa p =111,1012,1x p a a p x γ==- (2) 以无限稀释为参考态,则0239.08kPa p =,2,2,2*222,2022,,x x x x p a a p x γγγγ∞=== x 2 0.0000 0.0588 0.1232 0.2910 0.4232 0.5143 0.6635 0.7997 0.9175 1.000 p 1 / kPa 45.93 43.09 39.90 30.70 23.28 18.00 10.53 5.00 1.73 0.0 p 2 / kPa0.000 1.232.727.3911.8515.7122.6929.9235.6139.081a1 0.9382 0.8687 0.6684 0.5069 0.3919 0.2293 0.1089 0.0377 0 ,1x γ1 0.9968 0.9908 0.9427 0.8787 0.8069 0.6813 0.5435 0.4566 2a0.0315 0.0696 0.1891 0.3032 0.4020 0.5806 0.7656 0.9112 1 ,2x γ,2x γ∞=0.500.5353 0.5649 0.6498 0.7165 0.7816 0.8751 0.9574 0.9931 1,2*x γ1.0000 1.0705 1.1299 1.2997 1.4330 1.5633 1.7501 1.9147 1.98632.00001.3 已知对45℃时四氯化碳(1)-乙腈(2)混合物的平衡气相组成，总蒸气压及混合热如下，请分别计算：（1）活度1a ,2a 与x 的关系曲线， （2）45℃时G ∆及S T ∆与x 的关系曲线， （3）exH,ex G 及exTS 与x 的关系曲线。
化工热力学习题集(附标准答案)
化工热力学习题集(附标准答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：模拟题一一．单项选择题（每题1分，共20分）本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表：1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（C ）A. 饱和蒸汽B. 超临界流体C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ A ）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ B ）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s4. 纯物质的第二virial 系数B （ A ）A 仅是T 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 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ ）A. 第三virial 系数B. 第二virial 系数C. 无穷项D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ A ）A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷B. 甲烷、乙烷C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ B ）A. 饱和液摩尔体积B. 饱和汽摩尔体积C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ A ）A.0.7lg()1s r Tr P ω==-- B.0.8lg()1s r Tr P ω==--C.1.0lg()s r Tr P ω==-9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ）A. 1x y zZ Z x x y y ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=-⎪ ⎪⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭B. 1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ C. 1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭D. 1y Z xZ y y x x Z ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ）A. *R M M M =+B. *2R M M M =-C. *R M M M =-D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B )（A ）纯物质无偏摩尔量 。
化工热力学复习题及答案精编WORD版
化工热力学复习题及答案精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】《化工热力学》课程模拟考试试卷 A 开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式： ，所需时间： 分钟考生姓名： 学号： 班级： 任课教师：F)1．理想气体的压缩因子1Z =，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子 。
(A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 。
(A) 15.33MPa (B) 2.7594 MPa ； (C) 1.3797 MPa (D) 1.1746 MPa3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 。
(A) 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。
(B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。
(C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ，G )。
(D) 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。
4．对于流体混合物，下面式子错误的是 。
(A) 0lim i i i x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+(C) 理想溶液的i i V V =，i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =，i i G G =5．剩余性质RM 的概念是表示什么差别的 。
(A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体(C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 。
(A) 气体状态 (B) 液体状态(C) 固体状态 (D) 气液不分状态7．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是( )。
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化工热力学习题集（附答案）模拟题一一•单项选择题（每题1分，共20分）本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表:A.饱和蒸汽B.超临界流体C.过热蒸汽2. T温度下的过冷纯液体的压力P（）A. >P S TB.<P S TC.=P S T3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P（）A. >P S TB.<P S TC.=P S T4.纯物质的第二viriaI系数B（）A仅是T的函B是T和P的函C是T和V的函D是任何两强度性质的函数数数数5.能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程，必须至少用到（）A. 第三viriaI系B.第二virial系C.无穷项D.只需要理想气体方数数程6.液化石油气的主要成分是（）A.丙烷、丁烷和少量的B.甲烷、乙烷C.正己烷戊烷7.立方型状态方程计算V时如果出现三个根，则最大的根表示（）A.饱和液摩尔体积B.饱和汽摩尔体积C.无物理意义8.偏心因子的定义式（）A. ©（戌片“ 1B. ©（戌片山1。
Ig（ F>S）Tr 1.09.设Z为x，y的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（）A.Zx x Z y y上1y zB.Zxxy y Zy1Z xC.Z x y1D.Z y y1x y y Z Z x x y x Z Z x 10.关于偏离函数M R，理想性质M*，下列公式正确的是（)A.M R M*MB.M R M 2M*C.M R M*M D.M*M RM11.下面的说法中不正确的是（）（A）纯物质无偏摩尔量。
（B）任何偏摩尔性质都是T, P的函数（C）偏摩尔性质是强度性质。
（D）强度性质无偏摩尔量。
12. 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）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=n RT。
（ E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。
化工热力学课后答案完整版
.第二章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式2-1 试分别用下述方法求出400 ℃、 4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。
（ 1 ）理想气体方程；（ 2 ） RK 方程；（ 3）PR 方程；（ 4 ）维里截断式（ 2-7）。
其中 B 用 Pitzer 的普遍化关联法计算。
[解 ] （ 1 ）根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积V id为V id RT8.314(400273.15) 1.381 103m3mol 1p 4.053106（2）用 RK 方程求摩尔体积将RK 方程稍加变形，可写为V RT a(V b)b（E1）p T 0.5 pV (V b)其中0.42748R2T c2.5ap c0.08664 RT cbp c从附表 1 查得甲烷的临界温度和压力分别为T c=190.6K,p c=4.60MPa，将它们代入a, b 表达式得a0.42748 8.3142 190.62.5 3.2217m 6 Pa mol -2 K 0.54.60106b0.086648.314190.6 2.9846 10 5 m3 mol 14.60106以理想气体状态方程求得的V id为初值，代入式（ E1）中迭代求解，第一次迭代得到V1值为V18.314673.15 2.984610 54.053106.3.2217 (1.381 100.56673.15 4.053 10 1.381 103 2.9846 10 5 )3(1.381 10 3 2.984610 5 )1.38110 32.984610 5 2.124610 51.3896331 10m mol第二次迭代得 V2为V2 1.381103 2.98461053.2217(1.389610 3 2.984610 5)673.15 0.5 4.05310 61.389610 3(1.389610 3 2.984610 5)1.38110 32.984610 5 2.112010 51.389710 3 m3 mol1V1和 V2已经相差很小，可终止迭代。
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欢迎共阅模拟题一一．单项选择题（每题1分，共20分）本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表：1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（C ）6. 液化石油气的主要成分是（ A ）A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（B ）A. 饱和液摩尔体积B. 饱和汽摩尔体积C. 无物理意义8. 偏心因子的定义式（ A ）9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ B. 1y x Z Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2dlnγ2/dX 1 = 014. 关于化学势的下列说法中不正确的是(A )A. 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15．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E )（A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。
（C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。
（D ）任何纯物质的活度均为1。
（E ）的偏摩尔量。
20．下列关于ΔG 关系式正确的是（B ）A. ΔG= RT ∑X i ln X i B. ΔG = RT ∑X i ln ^a iC. ΔG = RT ∑X i ln γiD. ΔG = R ∑X i ln X i二、填空题1. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均等于_零____，数学上可以表示为________________________和________________________。
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3-1 试推导方程物、CdVJr=7(虫)—p 式中7\ V 为独立变量。
2- 1使用下述三种方法计算ikmol 的甲烷贮存在容积为().124611?、温度为5()°C 的容器中所产生的压 力是多少？(1) 理想气体方程： (2) Redlich-Kwong 方程； (3) 普遍化关系式。
2- 2欲将25kg, 289K 的乙烯装入O.ln?的刚性容器中，试问需加多大压力？2- 3分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化方法，计算510K, 2.5MPa 下正丁烷的摩尔体积。
已知实验值为 1480.7cm 3 • moF 1.2- 4试用下列方法求算473K, IMPa 时甲醇蒸气的Z 值和V 值：(1) 三项截尾维里方程式(2-6),式中第二、第三维里系数的实验值为：B= -219cm 3 ・ mol -1 C= -17300 cm 6 • mol -2(2)Redlich-Kwong 方程； (3) 普遍化维里系数法。
2- 5某气体的pvT 行为可用下述在状态方程式来描述：Q pV = RT + b-2- 6试计算含有3()% (摩尔)氮气(1)和70% (摩尔)正丁烷(2)的气体混合物7g,在188°C 和 6.888MPa条件下的体积。
已知：8〃=14 cm 3 • mol",位2= -265 cm 3 • mol -1, B/2= -9.5 cm 3 • m ol"。
2- 7分别使用下述方法计算171°C, 13.78MPa 下二氧化碳和丙烷的等分子混合物的摩尔体积。
已知 实验值为 0.199m 3 - kmol -1(1) 普遍化压缩因子关系式； (2) Redlich-Kwong 方程。
2- 8有一气体的状态方程式。
及人是不为零的常数，则此气体是否有临界点呢？如果有，用。
、b 表示。
如果没有，解释为什么没有。
2- 9在体积为58.75ml 的容器中,装有组成为66.9% (摩尔比)田和33.1%CH 4混合气lmoL 若气 体温度为273K,试求混合气体的压力。
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3.dU =dQ^dW ,4.H=U+PV, A=U・TS, G=H-TS5.dU= TdS一pdV , dH= TdS + Vdp , dA= -SdT一pdV , dG= -SdT + Vdp7.0, 0, 一0 •气. • In Xj , RT £土•Ini’••I I8.x, • In9.理想10. H] = H] + ax：,H2= H2 + ca] 11.偏摩尔性质（M；）溶液性质（M）关系式（M =£寻虬）HiIn") In/ Inf =»，"(%)In A In (p lne = », ・lnS,iIn n G E//RT• I~\M~t AM △M = Z 光, W i , /四、计算题1.（即dS表示成dT和dP的函数）二、填空题1. 0,2. Z1, Z = Z° + /・Z\模拟题一BPc =B0 + 6yB l RT.,等压条件下，dQ = C"T，所以,，丝、_s T pdS =因此,"Sc ndS dp削、、叽dT +ppdTTdpTdp pdG =VdP -SdT由 Maxwell 方程可知，| |\d P )T V ST )f)2.V.= 28-20X1 + 10X1 2 口 = 40+10X1 2 V 00 = 28cm 3/mol V? = 50 cm 3/molV| = 18 cm 3/molV 2 = 40 cm 3/mol, AV= lOXj X 2 V E = lOXj X 23. 设加入狩克水，最终体积UenF ；原来有5和七摩尔的水和乙醇，则有10 = n w V w ^n E V E =14.61%" +58.01n £ ( 心一， ( 心V = f2w + To "田 = n w +— 17.11+ n £56-58\ \ MJ n w x 18 _ 4 n E x 46 96 n w x 18 + W _ 35 n E x46 65解方程组得结果：V = 13.46m 3,W = 3830奴 4.解：(a)= d(l.96〃-0.235勺)=]96_O 235 = 1.725x t dn x …Mf } =el l25x } = \A2MPa, 同样得 £ =^，%A ：2 =5.6SMPa(b) In /, = In f\=] i =o =1.96 — 0.235 = 1.725,所以.有=e L725 同样得In/? =L96,所以f 2 =/96模拟题二三、填充题：I. Lewis-Randall 定则， Henry 定则2. dU=TdS ~PdV\ dH =TdS + VdP; dA = -PdVSdT;3.0,0,- Inx RT^^Xj Inx、简答题:dQ\ T 打/1000-1.012112032-1.0121=0.0803H = H,(l-x)+H g x =209.33 x 0.91697 + 2592.2 x 0.08303 = 407.18」gT S = S f (l-x)+S g x=0.7038x0.91697 + 8.0763 x 0.08303 = LSlS^g^K 1G = H-TS=407.18 - 323.15 x 1.3159 = -18.053店】2、Vj = 28-20X1+10X1 2 亿= 40 + 10X12%°° = 28 cm 3 /mol Vj = 18 cm ，/mol AV =l()Xi X 2 V E = 10X1 x 2V^° =50 cm 3 /mol V2 = 40 cm 3 /mol五、计算题:V=V /(l-x)+V g x—= ^(x, \ny i ) = Xi A X }+x 1Ax}=Ax i x 1In/j = in(-^-) = AxlXifxIn = Ax} f InXj + In f { = Ax} 4-lnXj+A + B-C •n/2 =ln(^-) = AxfxifiIn f 2 = Axj + In *2 + In /)= Ax} +lnx 2 + A/\/\lnf = x } In —4- x 2 In — = A + Bx x 一 Cx ：%*2=A XJ X 2 + (8 - C)*i + A模拟题三二、填空题（共6小题，12分）1、 （2分）三相点2、 （2分）Maxwell 关系式3、 （2分）0,04、 （2分）将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来.5、 （2分）体积6、 （2分）M.M ' （T, P 一定）7、 （2分）08、 （6分）理想溶液，0, 0 9、 （2分）AV= a X|X 2 10、 （4分Mdln”，=0 11、 （2分）ajXi 12、 （2分）△ U=Q+WAH+l/2AU 2+gAz=Q+W s 或左H +AE k +AE P =Q+ W S13、 （2分）ds 》014、（2分）环境基态完全平衡15、（2分）不AT逆性16、（2分）汽化炳17、（2分）第一定律;第二定律五、简答题1、（8分）偏离函数定义，M R =M-M"指气体真实状态下的热力学性质M与同-T, P下当气体处于理想状态下热力学性质M*之间的差额。
化工热力学例题与解答
化工热力学例题与解答1第5章非均相体系热力学性质计算一、是否题1. 在一定温度T (但T <="">而不能从已知常数的状态方程（如PR 方程）求出，因为状态方程有三个未知数(P 、V 、T )中，只给定了温度T ，不可能唯一地确定P 和V 。
（错，因为纯物质的饱和蒸汽压代表了汽液平衡时的压力。
由相律知，纯物质汽液平衡状态时自由度为1，若已知T ，其蒸汽压就确定下来了。
已知常数的状态方程中，虽然有P 、V 、T 三个变量，但有状态方程和汽液平衡准则两个方程，所以，就能计算出一定温度下的蒸汽压。
）2. 混合物汽液相图中的泡点曲线表示的是饱和汽相，而露点曲线表示的是饱和液相。
（错正好反了）3. 在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
（错，在共沸点时相同）4. 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）5. 由（1），（2）两组分组成的二元混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为'1'1,y x ，则1'1x x >和1'1y y >。
（错，二元汽液平衡系统的自由度是2，在T ，P 给定的条件下，系统的状态就确定下来了。
）6. 在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则11x y >，22x y <。
（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）7. 在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一定，则体系的压力，随着1x 的增大而增大。
（错，理由同6）8. 纯物质的汽液平衡常数K 等于1。
（对，因为111==y x ）9. 理想系统的汽液平衡K i 等于1。
（错，理想系统即汽相为理想气体，液相为理想溶液，）10. 下列汽液平衡关系是错误的i i Solvent i v i i x H Py *,?γ?=。
化工热力学课后部分习题答案
2－3．偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？答：纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。
实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=r s r T p 11log α 其中，cs s r p p p = 对于不同的流体，α具有不同的值。
但Pitzer 发现，简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过r T =0.7，1log -=s r p 这一点。
对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙（简单球形分子）的s r p log 值之差来表征。
Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω，即任何流体的ω值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。
2－4．纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？ 答：正确。
由纯物质的p –V 图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。
2－5．同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗？答：同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的Gibbs 自由能是相同的，这是纯物质气液平衡准则。
气他的热力学性质均不同。
3-1 思考下列说法是否正确① 当系统压力趋于零时，()()0,,≡-p T M p T M ig （M 为广延热力学性质）。
（F ）② 理想气体的H 、S 、G 仅是温度的函数。
（F ）③ 若()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=00ln p p R S S A ig ，则A 的值与参考态压力0p 无关。
（T ） ④ 对于任何均相物质，焓与热力学能的关系都符合H ＞U 。
（T ）⑤ 对于一定量的水，压力越高，蒸发所吸收的热量就越少。
（T ）3-2 推导下列关系式：证明：（1）根据热力学基本方程 V p T S A d d d --= (a)因为A 是状态函数，所以有全微分：V V A T T A A TV d d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= (b) 比较(a)和(b)得： p V A S T A TV -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂, 由全微分性质得：即 VT T p V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ （2）由热力学基本方程 V p S T U d d d -=将上式两边在恒定的温度T 下同除以的d V 得：由（1）已经证明VT T p V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 则 p T p T V U VT -⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ （3）由热力学基本方程 p V T S G d d d +-=当压力恒定时 SdT dG -=由Gibbs 自由能定义式得 S T H G ∆∆∆-=等式两边同乘以R 得 ()2RT H T RT G p∆∆-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ （4）当温度恒定时Vdp dG = ()T V p T G T ∆∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ 所以 ()RTV p RT G T ∆∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ 3-4 计算氯气从状态1（300K 、1.013×105Pa ）到状态2（ 500K 、1.013×107Pa ）变化过程的摩尔焓变。
化工热力学习题参考答案
欢迎大家来到共享资源第六章蒸汽动力循环和制冷循环――――会员：newsusan一、选择题共43小题,43分1、1分对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度,则其热效率 A.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2、1分节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹; B.μ<0A.μ=0 C.μ>03、1分对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度,则其热效率 A.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4、1分14.节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹;A.μ=0 C.μ>05、1分理想的Rankine 循环工质是在汽轮机中作_____膨胀 A A 等温 等温B 等压 B 等压 B 降低C 等焓 C 等焓 C 不变D 等熵 D 等熵6、1分节流膨胀的过程是不计流体位差等速度变化,可近似看作______过程7、1分流体作节能膨胀时,当μ＞0,节流后温度A 升高B.μ<0..8、1分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 A.增加B ．减少 C ．不变D.不能确定9、1分Rankine 循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成 A A A正确 正确 正确B 错误 B 错误 B 错误10、1分吸收式制冷将热由低温物体向高温物体,冷凝器置于低温空间 11、1分蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间,冷凝器置于低温空间 12、1分单级蒸汽压缩制冷是由冷凝器、节流阀、蒸发器、过热器组成 A 正确B 错误13、1分在相同的温度区间工作的制冷循环,制冷系数以卡诺循环为最大 A正确B 错误14、1分吸收式制冷采用吸收器、解吸器、溶液泵和换热器,替代蒸汽压缩制冷装置中的压缩 机构成 A正确B 错误15、1分热泵的工作目的是供热,有效的利用低品味的能量,因此热泵的工作原理循环过程不 同于制冷装置;Thankyouforyoursupport 会员：newsusanforbergA正确B错误16、1分冬天,使室温由10℃升至20℃,空调比电加热器更省电;A正确B错误17、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是A.任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降;B.只有当μ>0,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,温度都会下降;18、1分作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机即蒸汽透平机中抽出部分蒸汽去A．锅炉加热锅炉进水B．回热加热器加热锅炉进水C.冷凝器加热冷凝水D.过热器再加热19、1分某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变,比原冷凝压力下的饱和温度;低了5度,则制冷循环A.冷量增加,功耗不变B.冷量不变,功耗减少C.冷量减少,功耗减小D.冷量增加,功耗增加20、1分关于制冷循环,下列说法不正确的是A冬天,空调的室外机是蒸发器;B夏天,空调的室内机是蒸发器;C冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的;D冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的;21、1分对于蒸汽动力循环要提高热效率,可采取一系列措施,以下说法不正确的是A同一Rankine循环动力装置,可提高蒸气过热温度和蒸汽压力B同一Rankine循环动力装置,可提高乏气压力;C对Rankine循环进行改进,采用再热循环;D对Rankine循环进行改进,采用回热循环;22、1分某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中固冷却介质改变,比原冷凝压力下得饱和温度低了5℃,则循环获得的A冷量增加,功耗增强B冷量不变,功耗减小C冷量减小,功耗降低D冷量增加,功耗不变23、1分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另一类制冷循环的__________A节流阀B膨胀机C压缩机24、1分对于蒸汽动力循环要提高热效率,可采取一系列措施,以下说法不正确的是A同一Rankine循环动力装置,可提高蒸气过热温度和蒸汽压力B同一Rankine循环动力装置,可提高乏气压力;C对Rankine循环进行改进,采用再热循环;D对Rankine循环进行改进,采用回热循环;25、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是A.任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降;Thankyouforyoursupport会员：newsusan forbergB.只有当μ>0,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,温度都会下降;26、1分一封闭体系经过一变化,体系从25℃恒温水浴吸收热量8000kJ,体系熵增25kJ/K,则 此过程是;A.可逆的B.不可逆的C.不可能的27、1分作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机即蒸汽透平机中抽出部分蒸汽去A ．锅炉加热锅炉进水 C.冷凝器加热冷凝水B ．回热加热器加热锅炉进水 D.过热器再加热28、1分某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变,比原冷凝压力下的饱和温度 ;低了5度,则制冷循环A.冷量增加,功耗不变B.冷量不变,功耗减少C.冷量减少,功耗减小D.冷量增加,功耗增加29、1分某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中固冷却介质改变,比原冷凝压力下得饱 和温度低了5℃,则循环获得的A 冷量增加,功耗增强B 冷量不变,功耗减小C 冷量减小,功耗降低D 冷量增加,功耗不变30、1分相同的压力下,对外作功的绝热膨胀比节流膨胀温度降低程度______ A 大 A 流体 A 单位制冷量 剂选择要求 A 沸点低 A 功B 冷凝压力低 B 热能C 汽化潜热大 C 机械能;D 较低的临介温度34、1分30.吸收式制冷是消耗_______而实现制冷的目的35、1分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 ℃；℃；℃；℃;;B 小 B 汽液混合状态C 相同C 饱和蒸汽或过热蒸汽C 压缩机消耗功率D 制冷系数31、1分制冷剂进入压缩机时的状态是______ 32、1分评价蒸汽压缩制冷循环的技术经济指标是______B 制冷剂每小时循环量33、1分蒸汽压缩制冷循环的性能与制冷剂的热力学性质密切相关,下列哪个条件不符合制冷36、1分如被冷物系要求达-15℃,则制冷循环中氨的适宜蒸发温度为 ℃；℃；℃；℃;37、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是 A.任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降 B.只有当μ>0,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,温度都会下降 38、1分某真实气体流过节流阀,其参数变化为A.△S ＝0Thankyouforyoursupport;B.△T＝0会员：newsusanforbergC.△H＝0却和冷凝放出的热量A大于A正确B错误D.△U＝0制冷剂冷39、1分蒸汽压缩制冷循环过程中,制冷剂蒸发吸收的热量一定B等于C小于40、1分评价蒸汽动力循环的经济性指标是热效率和汽耗率,热耗率越高,汽耗率越高41、1分对膨胀作功过程,等熵效率的定义是不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功量之比;A正确B错误42、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是A任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降;B只有当μ>0,经节流膨胀后,气体温度才会降低;C等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大,适合大、中型气体液化,后者适合普冷循环,小型深冷;D节流膨胀在汽液两相区、液相区均可用,设备简单,操作方便,等熵膨胀使用时不能有液滴,设备复杂;E任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降;43、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是A任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降;B只有当μ>0,经节流膨胀后,气体温度才会降低;C等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大,适合大、中型气体液化,后者适合普冷循环,小型深冷;D节流膨胀在汽液两相区、液相区均可用,设备简单,操作方便,等熵膨胀使用时不能有液滴,设备复杂;E任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降;二、填空题共2小题,2分1、1分工业上常用的两种制冷循环是和;三、判断题共2小题,2分1、1分冬天,使室温由10℃升至20℃,空调比电加热器更省电;2、1分p－V图只能显示所作的功,而T-S图既显示体系所吸取或释放的热量,又显示体系所作的功,所以温熵图在蒸汽动力循环和冷冻循环广泛使用;四、名词解释共2小题,2分1、1分提高汽轮机的进汽温度和进汽压力可以提高蒸汽动力循环效率A正确B错误Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg2、1分气体从高压向低压作绝热膨胀时,膨胀后气体的压力温度必然降低A正确B错误五、简答题共3小题,16分1、5分理想朗肯Rankine循环有哪四个设备组成简述该循环的工作原理必要时可以画图说明;2、6分简述氨压缩制冷循环主要步骤和设备可用图说明六、计算题共21小题,265分1、18分有一氨压缩制冷循环装置,其制冷量为80000kJ/hr;发器;请:1在T-S图上表示此循环过程；4分2计算压缩机消耗的功率kw4分；3计算制冷系数；4分氨的蒸发温度是243K,经可逆绝热压缩后,冷凝至303K,过冷到298K,再经节流阀节流后,回蒸4如压缩过程不是可逆绝热压缩,等熵效率η=,其余条件不变,试计算压缩机消耗的功率kw和此装置制冷系数,并在1的T-S图上标出此过程;6分已知压缩机进出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg,凝器出口过冷氨的冷焓是540kJ/kg.2、20分设一制冷能力冷冻量为50000kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置,蒸发温度-15C,冷凝温度25C,过冷度为5C;假设压缩机绝热不可逆运行,其等熵效率为80%;求1在T-S图上表示此循环过程；5分2每小时制冷剂的循环量5分3压缩机功耗；5分4循环制冷系数;5分已知压缩机进口处氨的焓为1644kJ/kg,如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是kg.3、12分设一制冷能力冷冻量为41800kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置,蒸发温度-15C,冷凝温度25C,过冷度为5C;假设压缩机绝热不可逆运行,其等熵效率为80%;求1在T-S图上表示此循环过程；3分2每小时制冷剂的循环量3分3压缩机功耗；3分4循环制冷系数;3分已知压缩机进口处氨的焓为1644kJ/kg,如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是kg.5、13分13分设有一制冷能力冷冻量为41800kJ/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；Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg4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,冷凝器出口过冷氨的焓是kg.6、12分12分在T-S图上画出下列各过程所经历的途径注明起点和方向,并说明过程特点：如ΔG=01饱和液体节流膨胀；2饱和蒸汽可逆绝热膨胀；3从临界点开始的等温压缩；4过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体压力变化可忽略;7、8分某人称其设计了一台热机,该热机消耗热值为42000kJ·kg的燃料30kg·h,可以产生的输出功率为170kW;该热机的高温与低温热源分别为670K和330K;试判断此热机是否合理;8、12分某动力循环的蒸汽透平机,进入透平的过热蒸汽为,400℃,排出的气体为饱和蒸汽,若要求透平机产生3000kW功率,问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少其热力学效率是等熵膨胀效率的多少假设透平机的热损失相当于轴功的5%;9、12分有一氨压缩制冷循环装置,制冷量为100000kJ/hr;的蒸发温度是243K,其氨经可逆绝热压缩后,冷凝至303K,过冷到298K,再经节流阀节流,回蒸发器;试计算:1在T-S图上表示此循环过程；2每kg氨制冷量；3单位时间制冷剂的循环量和压缩机理论功率kw；4制冷系数;已知压缩机进出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是540kJ/kg;10、12分12分在T-S图上画出下列各过程所经历的途径注明起点和方向,并说明过程特点：如ΔG=01饱和液体节流膨胀；2饱和蒸汽可逆绝热膨胀；3从临界点开始的等温压缩；4过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体压力变化可忽略;11、12分有一氨压缩制冷循环装置其制冷能力为100000kJ/h,氨蒸发温度是243K,蒸发器出口的氨饱和蒸汽经可逆绝热压缩、冷凝到303K,过冷到298K,再经节流伐等焓膨胀后回蒸发器;问：1如果压缩机进、出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是540kJ/kg,试求压缩机的理论功率和装置的制冷系数;5分2如果将氨的蒸发温度调整到253K,压缩过程仍为可逆绝热压缩,其余条件不变,试问压缩机的理论功率有何变化,为什么此时压缩机进、出口处氨的焓分别是1658kJ/kg和1912kJ/kg;3分3在T--S图上标出12二循环过程;、4分12、10分在25℃时,某气体的P-V-T可表达为PV=RT+×10P,在25℃,30MPa时将该气体进行节流膨胀,向膨胀后气体的温度上升还是下降13、12分将典型的蒸汽压缩制冷循环的T-S图分别在P-H图和H-S图上表示出来;14、12分某蒸汽压缩制冷循环,制冷量Q为3×10kJ·h,蒸发室温度为-15℃,冷凝器用水冷却,进口为8℃;若供给冷凝器的冷却水量无限大时,计算制冷循环消耗的最小功为多少如Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg果冷凝器用室温25℃空气冷却时,其消耗的最小功又是多少15、8分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16、10分20．某压缩制冷装置,用氨作为制冷剂,氨在蒸发器中的温度为-25℃,冷却器中的压力为,假定氨进入压缩机时为饱和蒸汽,而离开冷凝器时为饱和液体,每小时制冷量Q为×10kJ·h;求：1所需的氨流率；2制冷系数;17、12分21．有一氨压缩制冷机组,制冷能力Q为×10KJ·h,在下列条件工作：蒸发温度为-25℃,进入压缩机的是干饱和蒸汽,冷凝温度为20℃,冷凝过冷5℃;试计算：1单位重量制冷剂的制冷能力；2每小时制冷剂循环量；3冷凝器中制冷剂放出热量；4压缩机的理论功率；5理论制冷系数;18、12分22．压缩机出口氨的压力为,温度为50℃,若按下述不同的过程膨胀到,试求经膨胀后氨的温度为多少1绝热节流膨胀；2可逆绝热膨胀;19、16分某蒸汽动力循环操作条件如下：冷凝器出来的饱和水,由泵从加压至进入锅炉,蒸汽离开锅炉时被过热器加热至280℃;求：1上述循环的最高效率;2在锅炉和冷凝器的压力的饱和温度之间运行的卡诺循环的效率,以及离开锅炉的过热蒸汽温度和冷凝器饱和温度之间运行的卡诺循环的效率;3若透平机是不可逆绝热操作,其焓是可逆过程的80%;求此时的循环效率;20、12分23.用简单林德循环使空气液化;空气初温为17℃,节流膨胀前压力P为10MPa,节流后压力P为,空气流量为·h按标准状态计;求：1理想操作条件下空气液化率和每小时液化量；2若换热器热端温差为10℃,由外界传入的热量为·kg,向对液化量的影响如何空气的比热Cp为·kg·K;T2P 3P145SThankyouforyoursupport会员：newsusan forberg参考答案一、选择题共43小题,43分1、1分C2、1分A3、1分C4、1分A5、1分D6、1分C7、1分B8、1分B9、1分A10、1分B11、1分B12、1分B13、1分A14、1分A15、1分B16、1分A17、1分D18、1分B19、1分A20、1分C21、1分B22、1分D23、1分D24、1分B25、1分D26、1分C27、1分B28、1分A29、1分D30、1分A31、1分C32、1分D33、1分D34、1分B35、1分C36、1分C37、1分D38、1分C39、1分C40、1分B41、1分A42、1分B43、1分DThankyouforyoursupport会员：newsusan forberg二、填空题共2小题,2分1、1分蒸汽压缩制冷,吸收制冷三、判断题共2小题,2分1、1分√2、1分√四、名词解释共2小题,2分1、1分A2、1分A五、简答题共3小题,16分1、5分蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成; 1过热器透平机2冷凝器水泵334后;124水在水泵中被压缩升压;1进入锅炉被加热汽化,直至成为过热蒸汽锅炉2进入透平机膨胀作功;3作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成水,再回到水泵中,完成一个循环;4六、计算题共21小题,265分2’24T4’5S 311、18分1如右图Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg2q=h1-h5=1644-540=1104kJ/kg w=h2-h1=1966-1644=322kJ/kgG=Q/q=80000/1104=hrW=wG=322=23333kJ/hr=3ξ=q/w=1104/322=4η==w/w ac=322/w ac,w ac=kgW=wG==29170kJ/hr=ξ=q/w=1104/=2’24T4’5S 312、20分η=HH;H'H1如左图H'=H+HH/η=1644+18661644/=Kg2m=Q/q=50000/HH=50000/1644=h3P=mW=mH'H=1644=h=4ε=q/W=HH/H'H=1644/1644=2’24T4’5S 313、12分η=HH;H'H1如左图H'=H+HH/η=1644+18661644/=Kg2m=Q/q=41800/HH=41800/1644=37Kg/h3P=mW=mH'H=371644=h=4ε=q/W=HH/H'H=1644/1644=5、13分1如右图Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg2m=Q/q=41800/HH =41800/1644=37Kg/h 3P=mW=mHH=3718661644 =8214KJ/h= 4ε=q/W=HH/HH =1644/18661644=24T4’ 5S316、12分解：1H=02S=03T=04P=07、8分解：从已知的条件,我们可以计算出该热机的效率,以及卡诺热机的效率,然后比较 两者的大小;η=热机的效率卡诺热机效率卡诺热机是效率最高的热机,显然该人设计的热机不合理;8、12分解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示,焓、熵值从附录水蒸汽表中查到, 按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算,ΔH=Q -W 则mHH=5%WW=W170 ==Q42000×30 3600TT670330η=== T670m= 蒸汽流量按本题意,等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽,即为饱和蒸汽和饱和水的混合物,此时熵值, 即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合,从附录查得饱和蒸汽的熵 从饱和水性质表查得饱和液体的熵,设空气中气相重量百分含量为x, 则=×x+1-x× x=解得空气的焓值H=x×H+1-xH =×+×=·kg 定熵效率×3000×3600 =h=H S=kgK,S=kgKT42 1 653S9、12分①每kg 氨制冷量q=1644-540=1104kJ/kg,理论功耗w =1966-1644=322kJ/kg ②制冷剂循环量G=100000/1104=h 理论功率N =322/3600= ③制冷系数ζ=1104/322=10、12分解：11、12分1W =322kJ/kg,q=1104kJ/kg,G=h ,N=2W =254kJ/kg,q=1118kJ/kg,G=h,N=,ε=,ΔN=12、10分解；判断节流膨胀的温度变化,依据Joule-Thomson 效应系数μ; 由热力学基本关系式可得到：μ=T = PTVV T C将P-V-T 关系式代入上式,PV=RT+×10P →V= RT+×10 P ,其中RV = PTμ=T× R V RTPV×10×10P===<0CP×CCC可见,节流膨胀后,温度比开始为高; 13、12分解：压缩机的可逆绝热过程是等熵过程,节流过程常可看作为等焓过程,则循环可用如下P-H 和H-S 图表示; P32H2134S4 1H14、12分解：首先需要明确的是：在所有的制冷循环中,逆卡诺循环的制冷效率最高,即功 耗最小;循环效率有如下的关联式：ξ= T 蒸发温度Q 制冷量=T 冷凝温度TW 净功 按照传热原理,如果进出冷却器的冷却水量无限大,则不仅冷却水进出口温度接近相同, 而且被冷介质的温度也相同;因此当冷却水量无限大时,冷凝温度T =8+273K,所以最少净功当冷凝器用空气冷却时,冷凝温度近似等于室温25℃W N = 8+27315+273 ×3×104=h 115+273最小净功由计算结果可见,冷却温度越低,消耗功越小;但是空气冷却所用设备简单,如家用空调器, 冰箱采用散热片空气冷却,不过它们的能耗要比水冷却高许多;15、8分解：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→4,是等焓过程,而膨胀机膨胀过程如3→4′, 是等熵过程;膨胀机回收的功量如阴影部分积分;W=25+27315+273 ×3×10=h 15+273T234′41S16、10分解：通过NH 的P-H 图可查到各状态点焓值;按照题意,氨进入压缩机为饱和状态1,离开冷凝器为饱和状态3; 氨在蒸发器中的过程即4→1H=1430KJ·kg H=1710KJ·kg氨在冷凝器中的过程即2→3,H =H=320KJ·kg×10G====hqHH1430320氨流率qHH14303201110 ξ===== WHH17101430280制冷系数P -25℃43 21注：求解此类题目：关键在于首先确定各过程状态点的位置,然后在P-H 图或T-S 图上查到 相应的焓或温度、压力值,进行计算;17、12分解：首先在P-H 图或T-S 图上按照已知条件定出各状态点; 查得H=1430KJ·kg H=1680KJ·kg冷凝出来的过冷液体过冷度为5℃状态3′的决定：假设压力对液体的焓值几乎没有影响,从状态3沿着饱和液体线向下过冷5℃,找到3′′,用此点的焓值近似代替3′的焓值,由于过冷度 是有限的,实际上3′和3′′很接近,不会造成太大的偏差;3′′→4仍为等焓膨胀过程, H=H=270kJ·kg制冷能力q=H-H=1430-270=1160KJ·kgQ4×10G===h q1160 制冷剂循环量冷凝过程即2→3′,放出热量Q=H -H G=270-1690=-48645KJ·hGHH16801430==压缩机功率HH14302701160 ξ====HH16801430250 制冷系数N=绝热节流膨胀过程是等焓过程,从P-H 图上沿着等焓线可找到终态2为、12分解：1 温度为30℃;P1MPa2’ -33℃2 50℃30℃1 H2可逆绝热膨胀过程是等熵过程,同样沿着等熵线可找到终态2′为时,温度为-33 ℃;1各状态点的热力学性质,可由附录水蒸汽表查得19、16分解：H=kgHH=∫VdP=VPP=×10××10=kgH=+kg 由于液体压力增加其焓增加很少,可以近似H=H H=kgS=kgK该循环透平机进行绝热可逆操作,增压泵也进行绝热可逆操作时效率最高; S=S=,由,查得 气相,S=kgK S=kg查饱和蒸汽性质表 查饱和水性质表内插液相,气相含量为xKS=x×S+1xS=x×+1x×= x=H=xH+1xH=×+1×=kgη=H == H 冷凝器压力,饱和温度为℃；锅炉压力,饱和温度为℃;卡诺循环运行在此两温度之间,卡诺循环效率T ==η= +273T若卡诺循环运行在实际的二个温度之间,其效率为η=TTT=280=280+2733不可逆过程的焓差为H-H,而吸收的热仍为HH,因此效率η=HH =×= HH20、12分解：简单的林德循环T-S图如上表示：对于空气从T-S图上可查得各状态点的焓值状态点120性状过热蒸汽过热蒸汽饱和液体T／K290290P／MPa10H／KJ·kg46043542 x=1理论液化量HH46043525 ===HH46042418 kg液体／kg空气h1G==h1×103m3mol1空气流量/windows/ie_intl/cn/start/>液化量：2外界热量传入造成冷量损失Q,Q=·kg换热器热端温差造成热交换损失Q, Q=Cp×ΔT=×10=10KJ·kg实际液化量G×x=×29×=70ghx=HHHH=36043510=kg46042实际液化量：G×x=×29×=h。
化工热力学第三版(完全版)课后习题答案
临界参数 Tc=425.4K, Pc=3.797MPa, ω=0.193
修正的 Rackett 方程常数： α=0.2726, β=0.0003
ln P S 6.8146 2151.63 36.24 T
P S 0.504 MPa
由软件计算知 V sl 103.0193cm3mol 1， V sv 4757.469cm3mol 1
化工热力学课后答案
第 1 章 绪言
一、是否题
1. 封闭体系的体积为一常数。 （错）
2. 封闭体系中有两个相 , 。在尚未达到平衡时， , 两个相都是均相敞开体系；
达到平衡时，则 , 两个相都等价于均相封闭体系。 （对）
3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。 （对）
4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。 （错。还与压力或摩尔体积有关。 ）
Wrev PdV
C
ig P
R dT
RT dV
V
a bT cT 2 R dT Rd ln V 0
T
T2 a R
T1
T
b cT dT
R ln V2 V1
0,又 V 2 V1
P1 T2 ,故 P2 T1
a ln T2 b T2 T1 T1
c
T
2 2
T12
2
R ln P2 0 P1
3. 一个 0.057m 3气瓶中贮有的 1MPa 和 294 K的高压气体通过一半开的阀门放入一个压力
33
4. 对于三混合物，展开 PR 方程常数 a的表达式， a
yi y j aii a jj (1 k ij ) =
i1 j 1
y12 a1 y 22a 2 y32 a 3 2 y1 y 2 a1 a2 1 k12 2 y2 y3 a2 a 3 1 k 23 2 y3 y1 a3 a1 1 k31 ，其
化工热力学课后习题
2－17．试分别用（1）van der Waals 方程；（2）RK 方程；（3）RKS 方程计算273.15K 时将CO 2压缩到体积为550.113mol cm -⋅所需要的压力。
实验值为3.090MPa 。
解：从附录三中查得CO 2的临界参数为：c T ＝304.19K ，c p ＝7.382MPa ，ω＝0.228 （1） van der Waals 方程2Vab V RT p --=()()2362222mol m Pa 3655.010382.76419.304314.82764/27-⋅⋅⨯⨯⨯⨯=＝＝c cp T R a 1356mol m 10282.410382.7819.304314.88/--⋅⨯=⨯⨯⨯==c c p RT b 则()MPa 269.3Pa 10269.3101.5503655.01082.42101.55015.273314.8626662＝＝－－＝⨯⨯⨯⨯⨯--=---V a b V RT p 误差％＝％％＝79.5100090.3269.3090.3-⨯-（2） RK 方程)(5.0b V V T ab V RT p +--=()()2-0.5665.225.22mol K m Pa 4599.610382.719.304314.842748.0/42748.0⋅⋅⋅⨯⨯⨯=＝＝c cp TR a 1356mol m 10968.210382.719.304314.808664.0/08664.0--⋅⨯⨯⨯⨯=＝＝c c p RT b ()()MPa138.3Pa 10138.31068.291.550101.55015.2734599.61068.29101.55015.273314.8)(6665.0665.0＝＝＋－－＝⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+--=----b V V T ab V RT p 误差％＝％％＝55.1100090.3138.3090.3-⨯-（3） RKS 方程()()b V V T a b V RT p +--=()()()T p T R T a T a c c αα⋅=⋅=/4278.022 []25.0)1(1)(r T m T -+=α而，()8297.0228.0176.0228.0574.1480.0176.0574.1480.022＝－＝⨯⨯+-+=ωωm则，[]089.119.30415.27318297.01)1(1)(25.025.0＝＝⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯+-+=r T m T α()()()()()1362222mol m a 40335.0089.110382.719.304314.842748.0/42748.0-⋅⋅⨯⨯⨯⨯⋅=⋅=P T p T R T a T a c c＝＝αα1356mol m 10968.210382.719.304314.808664.0/08664.0--⋅⨯⨯⨯⨯=＝＝c c p RT b ()()()MPa099.3Pa 10099.31068.291.550101.55040335.01068.29101.55015.273314.866666＝＝＋－－＝⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+--=----b V V T a b V RT p 误差％＝％％＝291.0100090.3099.3090.3-⨯-比较几种方程的计算结果，可见，van der Waals 方程的计算误差最大，RKS 方程的计算精度最好。
化工热力学习题集(附答案).
模拟题一一．单项选择题（每题1分，共20分）本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表：1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ C ）A. 饱和蒸汽B. 超临界流体C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （A ）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ B ）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s4. 纯物质的第二virial 系数B （A ）A 仅是T 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 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ A ）A. 第三virial 系数B. 第二virial 系数C. 无穷项D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（A ）A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷B. 甲烷、乙烷C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ B ）A. 饱和液摩尔体积B. 饱和汽摩尔体积C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ A ）A.0.7lg()1s r Tr P ω==--B.0.8lg()1s r Tr P ω==--C.1.0lg()s r Tr P ω==-9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ）A. 1x y zZ Z x x y y ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=-⎪ ⎪⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭B. 1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ C. 1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭D. 1y Z xZ y y x x Z ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（C ）A. *R M M M =+B. *2R M M M =-C. *R M M M =-D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B )（A ）纯物质无偏摩尔量 。
化工热力学试题答卷三套与参考答案
精心整理一. 选择题（每题2分，共10分）1.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2.T温度下的过冷纯液体的压力P（A。
参考P—V图上的亚临界等温线。
）.■一"IA. > P s TB. < P s TC. = P s T—尹、if \ \3.二元气体混合物的摩尔分数yi=0.3，在一定的T, P下，？ 0.9381, ?2 0.8812，则此时混合物的逸度系数为。
（C）i 、iA0.9097 B0.89827 C0.8979 D0.90924.某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ，贝U流体的熵变（A）A.大于零B.小于零C.等于零D.可正可负5.Henry 规则（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剂二、填空题（每题2分，共10分）1.液态水常压下从25 C加热至50 C,其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的焓变为II（1882.75 ）J/mol。
2.封闭体系中的1mol理想气体（已知C j g），按下列途径由「、P1和V1可逆地变化至P2，贝U,等P P温过程的W= RT ln」，Q= RTln」，U=0，H=0。
P2 P23.正丁烷的偏心因子3= 0.193，临界压力为p c= 3.797MPa，则在Tr= 0.7时的蒸汽压为（0.2435 ）MPa。
4.温度为T的热源与温度为T o的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为Cp，则E xQ的计算T T式为（E XQ T（1 ）C p dT ）。
To I5.指出下列物系的自由度数目，（1）水的三相点0，（2）液体水与水蒸汽处于汽液平衡状态1三、简答题：（共30分）1.填表（6分）2.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V i V I（1 ax2）,V2 V2（1 bx i），其中V i，V2为纯组分的摩尔体积，a，b为常数，问所提出的模型是否有问题？（8分）解：由Gibbs-Duhem 方程得，a—b，a,b 不可能是常数，故提出的模型有问题。
化工热力学-例题-与解答(11)
化工热力学-例题-与解答(11)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第4章 非均相封闭体系热力学一、是否题1. 偏摩尔体积的定义可表示为{}{}ii x P T i n P T i i x Vn nV V ≠≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂=,,,,∂。
(错。
因对于一个均相敞开系统，n 是一个变数，即(){}0,,≠∂∂≠i n P T i n n )2. 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。
（对。
即常数===),(,ˆP T f f x f f i i i is i ）3. 理想气体混合物就是一种理想溶液。
（对）4. 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。
（错。
V ，H ，U ，C P ，C V的混合过程性质变化等于零，对S ，G ，A 则不等于零） 5. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。
（对。
因is E M M M -=） 6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
（错。
理想溶液的活度系数为1） 7. 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。
（错。
同于4） 8. 对于理想溶液的某一容量性质M ，则__i i M M =。
（错，同于4）9. 理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ϕϕ=ˆ。
（对。
因i i i i i i is i is i PfPx x f Px f ϕϕ====ˆˆ） 10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。
（错。
总熵不等于原来两气体的熵之和）11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，则混合过程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。
（错。
吉氏函数的值要发生变化） 12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关．（错。
理论上是T ，P ，组成的函数。
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所以
其中，蒸汽压 由Antoine方程计算，查附表得纯物质的Antoine常数，并与计算的蒸汽压同列于下表
甲醇和水的Antoine常数和蒸汽压
组分（i）
甲醇（1）
9.4138
3477.90
-40.53
0.190
水（2）
9.3876
3826.36
-45.47
0.0503
活度系数 由Wilson模型计算，由于给定了Wilson模型参数 ，计算二元系统在 K和 时两组分的活度系数分别是
14.纯流体的汽液平衡准则为fv=fl。（对）
15.混合物体系达到汽液平衡时，总是有 。（错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）
16.均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有 。（错。应该用偏摩尔性质来表示）
17.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，则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall规则。（对。）
解，以上虚线是根据活度系数的对称归一化和不对称归一化条件而得到的。
2.对于等温的二元液体混合物，下图中给出了 的曲线，试定性作出 曲线，并指出两条曲线之间的距离表示什么？
0
0 1
解：由于 ，对于等温的二元液体混合物， 近似为一常数，所以， 为两形态相似，相距为 的两条曲线， 是如图所示的虚线。
3.二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 间的关系。
11.温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，则混合过程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。（错。吉氏函数的值要发生变化）
12.因为GE(或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上 与压力无关．（错。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）
13.在常温、常压下，将10cm3的液体水与20cm3的液体甲醇混合后，其总体积为30cm3。（错。混合过程的体积变化不等于零，或超额体积（对称归一化的）不等于零）
22.等温、等压下的二元混合物的Gibbs-Duhem方程也可表示成 。（对。因为：
）
23.二元溶液的Gibbs-Duhem方程可以表示成 （对。在等压或等温条件下，从x1=0至x1=1,对二元形式的Gibbs-Duhem方程积分）
24.下列方程式是成立的：（a） ；(b) ；(c) ；(d) ；(e) 。（对。对于b， ,故正确；其余均正确）
解：（a）
(b)由混合过程性质变化的定义，得
（c）由对称归一化超额性质的定义知
由不对称归一化的定义知
所以
五、图示题
1.下图中是二元体系的对称归一化的活度系数 与组成的关系部分曲线，请补全两图中的活度系数随液相组成变化的曲线；指出哪一条曲线是或 ；曲线两端点的含意；体系属于何种偏差。
1
0
1
10
正偏差
0 1 0 1
7.二元气体混合物的 和 ，求 。
解：
8.常压下的三元气体混合物的 ，求等摩尔混合物的 。
解：
同样得
组分逸度分别是
同样得
9.三元混合物的各组分摩尔分数分别0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。
解：
10.液态氩（1）—甲烷（2）体系的超额吉氏函数表达式是 其中，系数A，B如下
lnf
ln
lni
3.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 ，其中V1，V2为纯组分的摩尔体积，a，b为常数，问所提出的模型是否有问题？由Gibbs-Duhem方程得， ，a,b不可能是常数，故提出的模型有问题；若模型改为 ，情况又如何？由Gibbs-Duhem方程得， ，故提出的模型有一定的合理性_。
解：由于virial方程可以表达成为以V（或Z）为显函数，则采用下列公式推导组分逸度系数表达则更方便，
（T，x为一定数）
因为
，或
所以
代入逸度系数表达式得
对于二元体系，有
所以
得
同样
混合物总体的逸度系数为
（有两种方法得到）
代入有关数据，得到计算结果为
另法
6.用PR方程计算2026.5kPa和344.05K的下列丙烯（1）－异丁烷（2）体系的摩尔体积、组分逸度和总逸度。（a） 的液相；（b） 的气相。（设 ）
K， MPa，
纯组分常数
（MPacm6mol-2）
(cm3mol-1)
混合物常数
摩尔体积
(cm3mol-1)
组分逸度系数
组分逸度
混合物逸度系数，表3-1c
混合物逸度
分析计算结果知
无论是液相还是气相的均相性质，均能由此方法来完成。
状态方程除了能计算P-V-T、逸度性质外，还能计算许多其它的热力学性质，如焓、熵等，它们在化工过程中都十分有用。同时也表明，经典热力学在物性相互推算中的强大作用。
T/K
A
B
109.0
0.3036
-0.0169
112.0
0.2944
0.0118
115.740.2804来自0.0546计算等摩尔混合物的（a）112.0K的两组分的活度系数；（b）混合热；（c）超额熵。
解：（a）
所以
同样得
（b）
取
（c）
11.利用Wilson方程，计算下列甲醇（1）－水（2）体系的组分逸度（a）P=101325Pa，T=81.48℃，y1=0.582的气相；（b）P=101325Pa，T=81.48℃，x1=0.2的液相。已知液相符合Wilson方程，其模型参数是
3.797
0.193
对于二元均相混合物，若给定了温度、压力和组成三个独立变量，系统的状态就确定下来了，并可以确定体系的状态为气相。
另外，对于混合物，还需要二元相互作用参数，已知 。
计算过程是
用软件来计算。启动软件后，输入 和独立变量，即能方便地得到结果，并可演示计算过程。
PR方程计算气相混合物的热力学性质
25.因为 ，所以 。（错，后者错误，原因同于7）
26.二元溶液的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，因 ，因为，二元体系， 组成已定）
二、选择题
1.由混合物的逸度的表达式 知， 的状态为（A， ）
A系统温度，P=1的纯组分i的理想气体状态
5.对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。因 ）
6.理想溶液中所有组分的活度系数为零。（错。理想溶液的活度系数为1）
7.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。（错。同于4）
8.对于理想溶液的某一容量性质M，则 。（错，同于4）
9.理想气体有f=P，而理想溶液有 。（对。因 ）
10.温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。（错。总熵不等于原来两气体的熵之和）
解：本题属于均相性质计算。其中，组分逸度系数和组分逸度属于敞开系统的性质，而混合物的逸度系数和逸度属于封闭系统的性质。
采用状态方程模型，需要输入纯组分的 ，以确定PR方程常数，从附表查得各组分的 并列于下表
丙烯和异丁烷的
组分,i
/K
/MPa
丙烯（1）
304.19
7.381
0.225
异丁烷（2）
425.18
18.二元混合物，当 时， ， ， ， 。（对。因为 ）
19.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。（对。）
20.符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。（错，如非理想稀溶液。）
21.等温、等压下的N元混合物的Gibbs-Duhem方程的形式之一是 。（错。 ， ）
解：（a）由于 是 的偏摩尔性质，由偏摩尔性质的定义知
同样得到
另外
再由对称活度系数的定义可知
再可以得到
(b)由不对称活度系数的定义可知
由于以上已经得到了 的表达式。
由Henry系数的定义得
由此得到
进而得到
（另外，本题也可以从 来得到不对称的活度系数）
14.已知40℃和7.09MPa下，二元混合物的 (f：MPa)，求（a） 时的 ；（b）
解：本题是分别计算两个二元混合物的均相性质。给定了温度、压力和组成三个独立变量，均相混合物的性质就确定下来了。
（a）由于系统的压力较低，故汽相可以作理想气体处理，得
（kPa）
（kPa）
理想气体混合物的逸度等于其总压，即 （kPa）[也能由其它方法计算]。
（b）液相是非理想溶液，组分逸度可以从活度系数计算，根据系统的特点，应选用对称归一化的活度系数，
解：（a）
同样得
(b) ，所以
同样得
，所以
15.已知环己烷（1）－苯（2）体系在40℃时的超额吉氏函数是 和 kPa，求（a） ；（b） ；(c) 。
解：（a）由于 是 的偏摩尔性质，由偏摩尔性质的定义知
同样得到
（b）
同样得
同理
由（c）的计算结果可得
(c)由 得到
16.已知苯（1）－环己烷（2）液体混合物在303K和101.3kPa下的摩尔体积是 （cm3mol-1）,试求此条件下的（a） ；(b) ；(c) （不对称归一化）。
4.某二元混合物的中组分的偏摩尔焓可表示为 ，则b1与b2的关系是 。
5.等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系 。
6.常温、常压条件下二元液相体系的溶剂组分的活度系数为 （ 是常数），则溶质组分的活度系数表达式是 。
解：由 ，得
从 至任意的 积分，得
四、计算题
1.在一定T，P下，二元混合物的焓为 其中，a=15000，b=20000，c=-20000单位均为J mol-1，求(a) ；（b） 。