华南理工大学期末考试化工热力学B

华南理工大学期末考试

《化工热力学》试卷B

注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚；

2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； 3．考试形式：闭卷；

一、 判断题（20分，每题2分，请在括号内答“对”或“错”）

1、对于负偏差体系，液相的活度系数总是小于1。 （ ）

2、能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。 （ ）

3、 若活度系数γi 是取亨利定则为标准态，则lim x i →0

γi =1 （ ）

4、在0.1013MPa ，100℃时，一定量的水等温等压蒸发为水蒸气，且蒸汽为理想气体，由于温度不变，所以△U=△H=0 （ ）

5、无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正。 （ ）

6、任何真实气体通过节流膨胀后，因为压力下降，膨胀后气体温度下降。 （ ）

7、体系达到汽液平衡时，汽相液相的化学位相等。 （ ）

8、逸度是一种热力学性质，溶液中组分i 分逸度与溶液逸度的关系f m =∑x i f ̂i

n i （ ）

9、压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。 （ ） 10、冬天，同样使室温由10℃升至20℃，与电加热器相比，热泵型空调不仅也能将能耗得电能转化为热量，而且能将空气中的热量传到室内，因此它比电加热器更省电。 （ ） 二、选择题（共20分，每题2分）

1、 指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则流体的状态为。

（ ）

Ａ 饱和蒸汽 Ｂ 超临界流体 Ｃ 过热蒸汽 Ｄ 过冷液体

２、 以下的（ ）方程不是立方型状态方程。 （ ） Ａ ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ方程 Ｂ Ｒｉｄｌｉｃｈ－Ｋｗａｎｇ方程 Ｃ Ｐｅｎｇ－Ｒｏｂｉｎｓｏｎ方程 Ｂ Ｖｉｒｉａｌ方程 ３、 下列表达式中，正确的式子是（ ）。

A dH TdS VdP =-

B E id id

m m G G G G G =-=∆-∆

C E R E G H TS =+

D i i

f x f

=

∑

４、 下列表达式中，错误的式子是（ ）。

A V U T S ∂⎛⎫=

⎪∂⎝⎭ B T A P V ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭ C S H V P ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭ D P

G -S T ∂⎛⎫

= ⎪∂⎝⎭

５、 下列各式中，化学位的定义式是（ ）。

A i i nG nS nj nH n μ⎡⎤∂≡⎢

⎥∂⎣⎦，，（） B i i nA nS nj

nH n μ⎡⎤

∂≡⎢⎥

∂⎣⎦，，（） C i i nS nV nj nU n μ⎡⎤∂≡⎢⎥∂⎣⎦，，（） D i i nH nS nj

nU n μ⎡⎤

∂≡⎢⎥

∂⎣⎦，，（） ６、 关于理想溶液的各种表达中，错误的是（ ）。

Ａ 分子结构相似，大小一样；分子间的作用力相同；混合时没有热量和体积变化； Ｂ 在全浓度范围内，每个组分均遵守Ｌｅｗｉｓ－Ｒａｎｄａｎｌｌ定则； C id

i i i f f x =

D H G V ∆∆∆，，均为零

７、 关于无热溶液的说法中，错误的是（ ）。 Ａ 超额焓为零； Ｂ 超额熵为零；

Ｃ Ｗｉｌｓｏｎ活度系数方程是基于无热溶液理论的； Ｄ ＮＲＴＬ活度系数方程是基于无热溶液理论的。 ８、 以下Ｐ－ｘ图代表（ ）的汽液平衡相图。

Ａ 具有正偏差而无恒沸无体系； Ｂ 具有负偏差而无恒沸物体系； Ｃ 最低恒沸温度体系； Ｄ 最高恒沸温度体系。

９、 某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，所产生的功为２０ｋＪ，流体的熵变（ ）。

Ａ 为正 Ｂ 为负 Ｃ 为零 Ｄ不能确定

１０、 卡诺制冷循环的制冷系数与（ ）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 三、推导题（１０分）

请利用Ｍａｘｗｅｌｌ关系式等，将纯流体的ｄＵ表示成Ｐ，Ｔ的函数。 四、计算题（５０分，第１、２题１０分，第３、４题１５分）

１、已知２９８Ｋ时乙醇（１）与甲基叔丁基醚（２）二元体系的超额体积为：

ＶＥ＝ｘ１

ｘ２

[−１．０２６＋０．２２(ｘ１

−ｘ２

)]ｃｍ３·ｍｏｌ

−１

纯物质的体积为Ｖ１＝５８．６８ｃｍ３

·ｍｏｌ－１

，Ｖ２＝１１８．４６ｃｍ３

·ｍｏｌ－１

，

试问当１０００ｃｍ３的乙醇与５００ｃｍ３

的甲级叔丁基醚混合时的体积为多少？

２、１．５ＭＰａ、５００℃的过热水蒸气推动透平机做功，乏汽压力７０ｋＰａ，温度１６０℃。每千克蒸汽通过透平机时有６．３２ｋＪ的热量散失于２５℃的环境。求此过程的实际功、理想功、损失功和热力学效率。已知１．５ＭＰａ、５００℃水蒸气的焓值Ｈ１＝

３４７３．１ｋＪ·ｋｇ－１，熵值Ｓ１＝７．５６０８ｋＪ·ｋｇ－１·Ｋ－１

；７０ｋＰａ、

１６０℃水蒸气的焓值Ｈ２＝２７９８．２ｋＪ·ｋｇ－１

，熵值Ｓ２＝７．８２７９ｋＪ·ｋｇ－１·Ｋ－１

。

３、已知二元混合物，其平衡的汽相可视为理想气体，也想的超额吉氏焓为E

12G 0.5x x RT

，组分１的饱和蒸汽压ｐ１ｓ（ａｔｍ）与温度Ｔ（Ｋ）的关系式为ｌｎｐ１ｓ

＝８．２９４－３．８×１０３

／Ｔ，两组分间的相对挥发度为α１１＝１，α１２＝２，试求９２℃，ｘ１＝０．８是平衡的泡点压力和汽相组成。相对挥发度αｉｊ＝

ＫｉＫｊ

，Ｋ为汽液平衡常数，Ｋｉ＝

ｙｉｘｉ

。

４、某一理想的Ｒａｎｋｉｎｅ循环，锅炉的压力为４．０ＭＰａ，冷凝器的压力为０．００５ＭＰａ。求以下两种条件时，Ｒａｎｋｉｎｅ循环的热效率与乏汽冷凝所放出的热量，并加以比较，同时将这两种蒸汽动力循环在Ｔ－Ｓ图上表示。（１）进入汽轮机的蒸汽是饱和蒸汽；（２）进入汽轮机的蒸汽为温度４４０℃的过热蒸汽。已知０．００５ＭＰａ是饱

和水的比容为１．００５ｃｍ３·ｇ－１

，水及水蒸汽各状态点的焓和熵值如下：