期末复习题——化工热力学

中国石油大学（北京）远程教育学院

《化工热力学》期末复习题

一、单项选择题

1．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。

。

2．甲烷P

cr

AB．C． MPa

3．理想气体的压缩因子Z=1，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

4、水处于饱和蒸气状态，其自由度为，如要查询水的饱和蒸气热力学性质表，则需要

个独立状态参数的已知条件。

A、 0，1

B、 1，1

C、 2，1 D. 1，2

5．剩余性质M R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．虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质，从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。.

A．正确 B．错误

8．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（）

A.判断新工艺的可行性。

B.反应速率预测。

C.化工过程能量分析。

D.相平衡研究 9. 对于流体混合物，下面式子错误的是 。 A

、 i i i V P U H +=

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 =

10．化学位可表示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质。 。

A ．正确

B ．错误

11．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 。

A ．dH = TdS + Vdp

B ．dH = SdT + Vdp

C ．dH = -SdT + Vdp

D ．dH = -TdS -Vdp 12．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 。

A ．(?S/?V)T =R/(v-b)

B ．(?S/?V)T =-R/(v-b)

C ．(?S/?V)T =R/(v+b)

D ．(?S/?V)T =P/(b-v)

13．90℃，1atm 下苯（1）-甲苯（2）汽液平衡系统可视为完全理想系。此条件下蒸汽压为：

121.343, 0.535s s

p atm p atm ==，则汽液平衡组成11x y 和分别是 。

14. 汽液平衡关系S i i i i

py p x γ=的适用的条件_______。

(A)无限制条件

(B)低压条件下的非理想液相

(C)理想气体和理想溶液 (D)理想溶液和非理想气体

15.冬天要给-10℃房间供热取暖，消耗500Ｗ的功率给房间供热，采用可逆热泵循环（空

调）、电热器两种供热方式，哪种供热方式的供热量多？ A ．热泵 B. 两者相等 C. 电热器 D.没法比较。

16．298K 下，将两种液体恒温恒压混合，形成理想液态混合物，则混合前后下列热力学性质的变化情况为 。

A ．?S >0，?G <0

B ．?S =0，?G <0

C ．?S <0，?G >0

D ．以上均不对 17.

A 、大于20

B 、小于20

C 、等于20

D 、不能确定。

18．二元气体混合物的摩尔分数1

0.3y =，在一定的T, P 下，12??0.9381, 0.8812?

?==，则此时混合物的逸度系数为 。

19．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 20.基于局部组成概念的两参数Wilson 方程在工程设计上获得广泛应用，以下不正确的描述为

A ．能反映温度对γi 的影响

B ．能应用于部分互溶体系

C ．可从二元体系推算多元体系

21．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 ．饱和液相摩尔体积

B ．饱和汽相摩尔体积

C ．无物理意义 22．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℃。 23． 偏摩尔性质的表达式为 。

A ．()i j n nV,T,i n nF ≠????????

B ．()i j n P,T,i n nS ≠????????

C ． ()i

j n P,T,i x nH ≠?

??

????? D ．()i j n P,T,i n nP ≠???????? 24．一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

25．体系从同一初态到同一终态，经历二个不同过程，一为可逆过程，一为不可逆过程，此二过程环境熵变存在 。

A ．（ΔS 环）可逆< （ΔS 环）不可逆

B ． （ΔS 环）可逆 >（ΔS 环）不可逆

C ．（ΔS 环）可逆 = （ΔS 环）不可逆

D ．（ΔS 环）可逆= 0

26． 由3 mol A 和9 mol B 形成理想液态混合物，已知某温度下S 90kPa A p =，S 30kPa B p =，则

平衡气相摩尔分数之比A B y y 为

(A) 3:1

(B) 4:1

(C) 1:1

(D) 8:1

27．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

28．气体经过稳流绝热膨胀，对外作功，如忽略宏观动能，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 ．不确定

29．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 30．在一定T 、P 下汽液平衡关系V L ??i i

f f =的适用的条件_____________。

A ．无限制条件

B ．低压条件下的非理想液相

C ．理想气体和理想溶液

D ．理想溶液和非理想气体

31、工作于温度为600K 和300K 热源间的热机，工质从高温热源吸收100KJ 的热量，则最多可做的功为

A 、25KJ

B 、60KJ

C 、50KJ

32、工作于600K 和300K 热源间的热机，工质从高温热源吸收100KJ 的热量，向低温热源排放

的热量为

A 、75KJ

B 、50KJ

C 、40KJ 33、对于一个均相体系，V

P

T S T T S T ?

??

????-??? ????等于 A 、0 B 、Cp-Cv C 、Cp/Cv

34、一气体符合

b

V RT P -=

的状态方程，在等温下当气体从V 1可逆膨胀至V 2时，则体系的熵变ΔS 为 A 、

b

V b V RT --12ln

B 、b V b V R --12ln

C 、12ln V V R

35、根据剩余性质的概念，当P→0时，实际气体的G R 为

A 、等于零

B 、大于零

C 、小于零

36、稳流体系热力学第一定律的数学表达式

A 、Δu+PV=Q-Ws

B 、gΔZ+1/2Δu 2=Q+Ws

C 、gΔZ+1/2Δu 2+ΔH=Q+Ws 37、流体流过保温良好的换热器、反应器、混合器等设备时，稳流体系热力学第一定律的数

学表达式为

A 、ΔH=-Ws

B 、ΔH=Q C、ΔH=0

38、流体流过节流伐时，稳流体系热力学第一定律的数学表达式 A 、ΔH=Q B、ΔH=Q -Ws C 、ΔH=0

39、热流体等压下自温度T 1冷却到温度T 2，则热流体的熵变 A 、ΔS=0 B、ΔS>0 C 、ΔS<0 40、绝热可逆过程体系的熵变

A 、ΔS<0 B、ΔS>0 C、ΔS=0 41、有温差的换热过程，总熵变

A 、ΔS t =0

B 、ΔS t <0

C 、ΔS t >0

42、实际生产中对有温差的传热过程进行热力学分析时，热流体的做功能力 A 、增加 B 、减少 C 、不变 43、，实际生产中对于有温差的传热过程的损耗功。 A 、W L =0 B 、W L <0 C 、W L >0 44、理想气体节流膨胀时，温度变化

A 、ΔT H >0

B 、ΔT H <0

C 、ΔT H =0 45、环境状态下（环境温度、压力、组成）物系的做功能力 A 、>0 B 、<0 C 、=0

二.多项选择题

1．任何过程的发生和进行必定要符合 ( ) A ．热力学第一定律 B ．热力学第二定律 C ．热力学第三定律 D ．Raoult 定律 E ．亨利定理

2．下列哪些热力学性质无法直接测量 ( ) A ．H B ．T C ．S D ．G E ．P

3．理想溶液中，组份i 的偏摩尔性质和与溶液有相同T,P 时纯i 的摩尔性质相等的热力学性质有 ( ) A ．i i -

S S = B ． _

H i i H =

C ．_A i i A =

D ． i i -

G G = E ．i i -

V V =

4．朗肯循环主要包括下列哪些设备和机械？ ( ) A ．锅炉 B ．过热器 C ．透平 D ．冷凝器 E ．水泵

5．溶液中组分i 的偏摩尔性质与下列哪些因素有关？ ( ) A ．温度 B ．组成 C ．体积 D ．压力 E ．临界性质

三、判断题：

1、纯物质的三相点随着温度或压力的不同而改变。

2、对能量交换系统进行热力学分析时，有效能效率就是热效率。

3、节流膨胀过程的温度降大于作外功的绝热膨胀过程的温度降。

4、在等温条件下，纯物质逸度的完整定义是dG i =RTdlnf i 。

5、对于理想气体?=f 。

6、对于一般负偏差的体系，液相的活度系数一定小于1。

7、对于纯物质，当P>P C 、T>T C 时，物质以液态存在。

8、当压力大于临界压力时，纯物质就以气态存在。

9、在一定温度下，当汽液达到平衡时，则组分在汽、液相的逸度相等。

10、纯物质在相平衡状态下，液体汽化时，摩尔体积、摩尔焓、化学位的变化值均大于

零。

11、热力学函数关系式dH=TdS+VdP 只适用于可逆过程。 12、对于气体，当P→0时，可视为理想气体，则f/p→∞。 13、对于理想溶液，所有的混合性质的变化都等于零。 14、对于理想溶液，所有的超额性质都等于零。

15、温度和压力相同的两种理想气体（纯物质）等温等压混合后，则总体积为原来两气体体

积之和，总熵为原来两气体熵之和。

四．填空题

1、纯物质在汽液平衡两相区内等温线上各点的压力维持不变，其数值等于纯物质

的 。

2、在温度为800K 的高温热源和温度为300K 的低温热源之间工作的一切可逆热机，其循环

热效率等于 。

3、计算流体P —V —T 普遍化方法有两种： 。 。

5、偏摩尔体积()j

n P,T,i n nV ≠?

??

?????可用符号 表示之。 6、低压下汽液平衡的计算关系式为 。

7、某一定组成的混合物，一定温度下的泡点压力与露点压力是 _(相同/不同)，一定压

力下的泡点与露点，在P-T 图上是 的（重叠/分开）；纯物质汽液平衡时的最大压力称为 ，最高温度称为 。 8、说明下列汽液平衡关系式适用的条件

（1）L i V i f ?f ?

= 。 （2）i s i i x p y P ?=?_ 。 （3）i s i i i x p y p ??=?γ 。

（4）S i i s i i v i i ?x p ?y p ?γ?

???=?? 。 9、Pitzer 定义的偏心因子的表达式为 。

10、计算流体的热力学性质时，所谓剩余性质，是气体在真实状态下的热力学性质与在相

同的 下当气体处于 时热力学性质之间的差值。

11、在热力学图表中，若汽液混合物的干度用x 表示，Hg 表示饱和汽体的焓，Hl 表示饱和

液体的焓，则汽液混合物的焓 。

五、问答题

1．请写出稳流体系热力学第一定律的数学表达式。 2．请告知Gibbs-Duhem 方程的主要用途。

六、计算题

1.用一冷冻系统冷却海水，以30kg ·s -1的速率把海水从25℃冷却到-10℃· kg -1·K -1。

2. 某二元体系50℃的液相组成为x 1=30%(mol 分率)，P 1s 2s γ1γ2

3、有1摩尔理想气体，起始状态为300K ，1MPa ，m

P C ,为，试计算它经历了下面不同过程以后

的熵变以及过程导致的熵产和功损。 （1）恒温可逆膨胀到 （2）恒温向真空膨胀到；

4、已知某二元低压体系，液相温度为300K

时，有)E

12120.75nG n n n n RT

=+，S 11866Pa p =，

S 23373Pa p =。求组成为2.01=x 时，此二元液体的气相组成1y 和总压。

中国石油大学（北京）远程教育学院 《化工热力学》期末复习题答案

一、单项选择题

二、多项选择题 三、判断题

1、×;

2、×;

3、×;

4、×;

5、×;

6、√;

7、×;

8、×;

9、√; 10、×; 11、×; 12、×; 13、×; 14、×; 15、×

四、填空题

1. 该温度下的饱和蒸汽压；

3. 普遍化维里系数法和普遍化压缩因子法 Pa

5. i V

6. s i i i i P x P y γ=

7、某一定组成的混合物，一定温度下的泡点压力与露点压力是不同_(相同/不同)，一定压力下的泡点与露点，在P-T 图上是 分开 的（重叠/分开）；纯物质汽液平衡时的最大压力称为 临界压力_，最高温度称为临界温度。 8、说明下列汽液平衡关系式适用的条件

（1）L i V i f ?f ?=_一定温度、压力下的相平衡体系_； （2）i s i i x p y P ?=?________完全理想体系 ________；

（3）i s i i i x p y p ??=?γ_____ 低压体系_______ ；

（4）S i i s i i v i i ?x p ?y p ?γ?

???=??_高、中、低压相平衡体系_； 9、Pitzer 定义的偏心因子的表达式为 ω= -Lg(Pr s ) 。

10、计算流体的热力学性质时，所谓剩余性质，是气体在真实状态下的热力学性质与在相同的温度、压力下当气体处于理想状态时热力学性质之间的差值。

11、在热力学图表中，若汽液混合物的干度用x 表示，H g 表示饱和汽体的焓，H l 表示饱和液体的焓，则汽液混合物的焓 H m =Hg ×x+H l ×(1-x)。

五、问答题(22分)

1）稳流体系热力学第一定律的数学表达式：gΔZ+1/2Δu 2+ΔH=Q+Ws

2）Gibbs-Duhem 方程的主要用途有：(1)、检验实验测得 物性数据 的正确性；（2）、检验热力学函数关系式的正确性；(3)、从一个组元的偏摩尔量推算另一组元的 偏摩尔量（二元体系）。

六、计算题

1.解: 以单位质量流体为基准：

2.

解：s s P x P x P y P y P 22211121γγ+=+=

3、首先确定过程的始、末状态参数。

始态：MPa 1K 30011==P T ，； 末态：MPa 1.0K 30022==P T ，

理想气体,恒温过程内能不变，0=+=?rev rev W Q U 或rev rev W Q -=，而，

57431.01ln 300314.8ln ln 21122

1

2

1

=???

????=???? ??=???? ??===-?

?P P nRT V V nRT dV V nRT PdV W V V V V rev J 体系的熵变

14.19300

5743

===

?T Q S rev J/K 可逆过程，熵产和功损为零。

（2）熵变与（1）相同,过程中体系对外做功和吸收的热量均为零，因此熵产J/K 14.19=?=?S S g ；功损574305743=-=-=W W W rev L J 4、

解：E

1212

0.75n n nG RT

n n =+，则：

2E 2121(/)ln 0.75n nG RT x n γ???==?????，1

E 2212(/)ln 0.75n

nG RT x n γ???==?????

当10.2x =，2

212

ln 0.750.750.80.48x γ==?=，1 1.616γ=；同理2 1.030γ=