化热力学考试真题2答案

（2 分）



（ 3 分） （2 分）
H(T2， P2)－ H(T 1，P 1)=[ H(T2， P2)－ Hig(T 2)]－ [ H(T1，P 1)－Hig(T 1)]+ [ Hig(T2)－ Hig(T1)]
2 ap2 = T bp2 2
ap12 T bp1 1
A H U B H>U C H=U D H＜ U 10、某封闭系统经历一可逆过程，系统所作的功和排出的热量分别为 100kJ 和 50kJ，则流体的熵变（ A 为正 B 为负 C 可正可负 D 为0
B
） 。
三、简答题（本大题 15 分，每小题 5 分）
1、题目：将温度分别为 100℃和 50℃的两个金属块放在一起，假设传热过程只在两个金属间进行。试分析当 取单金属块做系统时，引起系统熵变的是熵流还是熵生？将两个金属块一起取做系统时，情况又怎样？ 答案、评分标准： 取单个金属块做系统时，引起系统熵变的原因是熵流，因为，此时的熵变是由系统与环境（另一个金属块） 间进行热交换而引起的； （ 3 分） 取两个金属块一起做系统时，引起系统熵变的原因是熵生，因为，此时的熵变是由系统内部发生不可逆传热 而引起的。 （ 2 分） 2、题目：在一刚性容器中，装入 1mol 某一纯物质，容器的体积正好等于该物质的摩尔临界体积 VC。如果使 其加热，沿图中的 1→ C→ 2 的途径变化（ C 是临界点） 。描述在加热过程中各点的状态和现象。
T2
T2
△H＝ C p dT
T1

T1
27.86 4.27 10
3
TdT
＝27.86（T2－T1）＋ 2.135× 10-3（ T22 T12 ）＝－15162.5（ kJ· kmol– 1） （3 分） △S＝△S 1＋△S 2＝ Rln(P 1/P 2)＋

T2
T1
cp （ T2 T1 ） dT ＝Rln(P1/P2)＋ 27.86×ln(T2/T 1)＋4.27×10-3 T
p p p RT ap ap 2 RT ap 2ap V 偏离焓 H H ig V T b dp b dp bp dp p T P T T T p T 0 0 0
p H H 0ig 1 V dp （10 分） V T RT RT 0 T p
导出计算 H(T2， P2)－ H(T 1，P 1)的表达式。注： 答案、评分标准： 状态方程为 p（ V－b） = RT＋ ap2/T

R aP V 2 T P P T
。 （
） ）
nV V 9、偏摩尔体积的定义可表示为 Vi n i T , P ,n i xi T , P,x i
10、对于理想溶液所有的超额性质均为零。 （ ） 11、气体混合物的 virial系数，如B， C„，是温度和组成的函数。 12、理想气体混合物就是一种理想溶液。 （对）
T2
T1
c dT T

d
2 p2 p12 = a T 2 T 2 1 2
T b( p 2 p1 ) c(T2 T1 ) d ln 2 T 1

（ 3 分）
4
13、理想溶液中所有组分的活度系数为零。 （） ˆi i 。 14、理想气体有f=P，而理想溶液有 （对） 15、因为GE (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上 i 与压力无关。 （错） 16、纯流体的汽液平衡准则为f v=f l。 17、对一个绝热不可逆过程，可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵变化？（错）
2 0.458 x 2 0.458 x1 x 2 0.458 x 2 0.458 0.8 2 0.293
（5 分）
γ 1=1.34 同理
N
（ 1 分）
2 ln 2 0.458 x12 =0.458×0.2 =0.0183
所以 γ 2=1.02
（ 2 分）
p
py p x
＝8.314×ln(5.0/0.1) ＋27.86×ln(298/800)＋4.27×10-3（ 298－ 800）＝ 32.52－29.66 ＝2.87(kJ· kmol-1.) （ 4 分） -1 Wid＝T0△S－△ H＝ 298× 2.87－（－15162.5）＝16017.8（kJ·kmol ） （ 3 分）
18、功可以全部转变成热，但热一定不能全部转化为功。 （错） 19、无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正（对） 20、纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高
而减小。
二、选择题（本大题 20 分，每小题 2 分）
1、一气体符合P=RT/( V-b)的状态方程从 V1等温可逆膨胀至V2，则体系的 S为（ B ） 。
2
P 1
C
T
答案、评分标准： 点 1 表示容器中装的是该纯物质的汽液混合物； 沿 1→ C→ 2 线是等容加热过程；过程进行到临界点 C 时，汽液相界逐渐消失； 继续加热，容器中一直是均相超临界流体，整个过程容器内压力不断增加。 3、题目：状态方程法计算混合物汽液平衡的主要分哪几步？ 答案、评分标准： 主要分三步： （1）选定适用于汽、液两相的状态方程，并结合混合法则推导出组分部分逸度系数的表达式； （2） 求纯组分状态方程常数， 不得到混合物的相互作用参数； （3）由迭代法求解汽液平衡准则方程组。 （2 分） （ 2 分） （ 1 分） （ 1 分） （ 2 分） （ 2 分）
2
2008 —2009 学年第 1、2 学期化工热力学课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准
四、图示题（本大题 10 分）
将下列纯物质所经历的过程定性的在 T-S 和 P-V 图上表示出来 （所有过程画在同一个 T-S 或 P-V 图上，用箭头标出过程的方向） ： （ a）过热蒸汽等温冷凝为过冷液体； （b）饱和蒸汽可逆绝热膨 胀； （ c）饱和液体恒容加热； （ d）过冷液体等压加热成过热蒸汽； （e）在临界点进行恒温膨胀。
2008 —2009 学年第 1、2 学期化工热力学课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准
本试卷共 5 道大题，满分 100 分。 一、是否题（本大题 20 分，每小题 2 分，正确的填“∨” ，错误的填“×” ）
1、封闭体系的体积为一常数。 （ ） ） ） 2、理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。 （ ） 3、在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。 （ 4、当温度大于临界温度时，纯物质就以超临界态存在。 （ ）
V2 b V C R ln 2 V1 b V1 2、当 P 0 时，纯气体的 RT P V T , P 的值为（ C
A
RT ln
V2 b V1 b
B R ln
D ） 。
0
A 0 B 与第三 virial 系数有关 C 在 Boyle 温度时为零 D 无穷大 3、物质由状态 A 变化到状态 B，沿可逆途径变化时的焓变为△ H1，沿不可逆途径变化时的焓变 为△H2，则（ A ） 。 B △ H1＞△ H2 C △ H1＜△ H2 D 不确定 x1 x 2 A12 A21 G 4、已知某二体系的 则对称归一化的活度系数 ln 1 是（ A ） 。 RT x1 A12 x 2 A21
E
A △ H1＝△ H2
A21 x2 A A12 A x A x 21 2 12 1
A 压力和体积
2
A12 x1 B A21 A x A x 21 2 12 1
D C B 体积和质量
1
2
2 C A12 A21x1
2 D A12 A21x2
答案、评分标准： 当汽相为理想气体，液相为非理想溶液时，EOS+γ 的汽液平衡准则为；
pyi pis xi i
N
则 yi pis xi i / p
（ 2 分）
而
p
py p x
i s i i i 1 i 1
N
i
（ 2 分）
(nG E / RT ) (0.458 n1 n 2 / n) 0.458 n 2 0.458 n1 n 2 ln 1 n1 n1 n n2 T , p , n2 T , p , n2
i s i i i 1 i 1
N
i
=24.6×0.2× 1.34＋ 24.3×0.8× 1.02=26.42kPa
y1 p1s x1 1 / p =24.6×0.2× 1.34／ 26.42=0.25
y 2 1 y1 0.75
（ 3 分）
3、题目：某理想气体符合 p（V－ b）= RT＋ ap2/T 的状态方程，且 C ig p c d / T ，其中 a，b，c，d 为常数。推
授 课 专业班级：
五、计算题（本大题 40 分）
1、题目：计算在流动过程中温度为 800K，压力为 5.0MPa 的 1kmol 氮气（可看成理想气体）所 能给出的最大有用功为多少？取环境温度为 298K，环境压力为 0.1MPa。氮气的摩尔等压热容 CP＝27.86＋ 4.27× 10-3T（kJ·kmol–1· K– 1） 。 （ 10 分） 答案、评分标准： 这是求 1kmol 氮气由始态（ 800K，5.0MPa）变化到终态（298K，0.1MPa）时所做的最大功， 既理想功。
5、对于均相纯物质而言，任一强度性质可表示为（
）的函数。 温度和质量 D 压力和温度
6、下列二元混合物模型中，指出不对称归一化条件的活度系数。 （ A
2 ln 1 2 x2
B
）

B
2 ln 1 2 x2 1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

C
2 ln 1 2 1 x1


D
2 ln 1 2 x1
5、若状态方程能给出纯流体正确的临界压缩因子，那么它就是一个优秀的状态方程。 （ 6、三参数的对应态原理较两参数优秀，因为前者适合于任何流体。 （ ） f P P 0 7、当 时， 。 （ ）
授 课 专业班级：
8、吉氏函数与逸度系数的关系是 GT , P G
ig
T , P 1 RT ln 。 （
3
2、题目：已知环己烷(1)-苯(2) 系统的组成为 x1 0.2 ， x 2 0.8 ，在 40℃时的超额吉氏函数是
S 。 （15 分） p1S 24.6kPa ， p2 24.3kPa ，求泡点压力及泡点组成 y i （汽相看作理想气体）
GE 0.458 x1 x 2 和 RT

7、简单流体的偏心因子等于 0，而其它流体的偏心因子则（ A ） 。 A 大于 B 小于 C 等于 D 大于 1 8、PR 状态方程的常数 a、 b（ D ） 。 A 仅与物质有关 B 与温度有关 9、对于一均匀的物质，其 H 和 U 的关系为（ C 与温度和压力有关 B ） 。 D 与物质和温度有关