化工热力学试卷三套与答案

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

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。） A. >()T P s

B. <()T P s

C. =()T P s

3.二元气体混合物的摩尔分数y 1=，在一定的T ，P 下，

8812.0ˆ,9381.0ˆ21==ϕϕ

，则此时混合物的逸度系数为。（C ）

4.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 ，则流体的熵变（A ）

A.大于零

B.小于零

C.等于零

D.可正可负 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℃加热至50℃，其等压平均热容为mol,则此过程的焓变为（）J/mol 。

2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和

V 1可逆地变化至P 2，则，等温过程的W =21ln P P RT -，Q =2

1ln P P

RT ，U =0，H =0。

3. 正丁烷的偏心因子ω＝，临界压力为p c ＝，则在Tr ＝时的蒸汽压为（）MPa 。

4. 温度为T 的热源与温度为T 0的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为Cp ，则E xQ 的计算式为(0

(1)T

xQ p T T E C dT T =-⎰）。

5. 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

)1(),1(122211bx V V ax V V +=+=，其中

V 1，V 2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，b V x V x a 1

12

2=

，a,b 不可能是常数，故提

出的模型有问题。

3.写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。（5分） 答：封闭系统的热力学第一定律：W Q U +=∆ 稳流系统的热力学第一定律：s W Q Z g u H +=∆+∆+∆22

1

4.分析作外功的绝热膨胀后温度降低的原因，并在T-S 图中示意。（6分）

5..写出稳流体系的熵平衡方程，并指出各项的含义。（5分） 答：

四、试由饱和液体水的性质估算(a)100℃，和(b)100℃，20MPa 下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下（15分）

101325.0=s P MPa ，04.419=sl H Jg -1，3069.1=sl S Jg -1K -1,0435.1=sl V cm 3

g -1,

0008.0=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛≈⎪⎭⎫ ⎝⎛dT dV T V sl P ∂∂cm 3 g -1K -1 解：体系有关状态点如图所示 所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由

0008.0-=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-≈⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂dT dV T V P S sl p T cm 3 g -1K -1 得 又

745.00008.015.3730435.1=⨯-=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-≈⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂dT dV T V T V T V P H sl sl P T cm 3 g -1

得

当P =时，S =；H =； 当P =20MPa 时，S =；H =。

五、由气体状态方程p(V －b)＝RT （其中b 是与温度无关的常数），推导剩余焓和剩余熵的表达式。（10分）

解：bp

dp p R T b p

RT dp T V T V H p p

p R

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡-+=⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎰⎰00

六、通过virial 方程计算每克CO 2在310K 和时的体积。已知CO 2的临界压力和临界温度分别为、，偏心因子为。（10分） 解：02.12.304/310==r T Pr ＝=

七、甲烷由，300K 压缩后冷却到，300K 。若压缩过程耗功kg ，求（1）冷却器中需要移走的热量；（2）压缩冷却过程的损失功；（3）压缩冷却过程的理想功；（4）压缩冷却过程的热力学效率。环境温度为T 0＝300k ，已知：（15分） ，300k 时，H 1＝kg ，S 1=kgK ，300k 时，H 2＝kg ，S 2=kgK

解：（1）kJ/kg 6.10886.102174.95376.866-=--=-∆=s W H Q

(2)()kJ/kg

09.383300/6.1088075.77198.4300)(012001=+-⨯=⎥⎦⎤

⎢⎣

⎡-+-=∆=T Q S S T S T W t

(3)())075.77198.430074.95376.8660-⨯--=∆-∆=S T H W id =kg (4)%7.776

.102154

.793=--==

s id W W η 一、 单项选择题（每题1分，共30分）： 本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表：

D.获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。

E.应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。

2．Pitzer 提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是（）。

A ．B=

B 0ωB 1B ．B=B 0ω+B 1

C ．BP C /（RT C ）=B 0+ωB 1

D ．B=B 0+ωB 1 3．下列关于G

E 关系式正确的是（）。 =RT ∑=RT ∑X i lna i =RT ∑X i ln γ=R ∑X i lnX i