熱力學(xué)練習(xí)題2

1、熱力學(xué)練習(xí)題2選擇題1. 蒸汽壓縮制冷循環(huán)過程中，制冷劑蒸發(fā)吸收的熱量一定C 制冷劑冷卻和 冷凝放出的熱量A大于B等于C小于2. 卡諾制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與 B 有關(guān)。A制冷劑的性質(zhì)B制冷劑的工作溫度C制冷劑的循環(huán)速率D壓縮機(jī)的功率3 汽液平衡關(guān)系 卅二？1的適用的條件（A）A無限制條件B低壓條件下的非理想液相C理想氣體和理想溶液D理想溶液和非理想氣體4 汽液平衡關(guān)系？Vyi =?：xi的適用的條件（A）A無限制條件B低壓條件下的非理想液相 C理想氣體和理想溶液 D理 想溶液和非理想氣體5汽液平衡關(guān)系PyiRUxi的適用的條件（B）A無限制條件B低壓條件下的非理想液相C理想氣體和理想溶液D理想溶

2、液和非理想氣體s6 汽液平衡關(guān)系Pyi二P x的適用的條件（C）A無限制條件B低壓條件下的非理想液相C理想氣體和理想溶液D理想溶液和非理想氣體。7. 關(guān)于化工熱力學(xué)應(yīng)用的下列說法中不正確的是BA. 可以判斷新工藝、新方法的可行性B. 預(yù)測反應(yīng)的速率C. 通過熱力學(xué)模型，用易測得數(shù)據(jù)推算難測數(shù)據(jù)；用少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推 算大量有用數(shù)據(jù)D. 相平衡數(shù)據(jù)是分離技術(shù)及分離設(shè)備開發(fā)、設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)8. 超臨界流體存在的條件是AA.高于Tc和高于pcB.高于Tc和低于pcC.低于Tc和高于pcD.低于Tc和低于pc9. 對(duì)應(yīng)態(tài)原理認(rèn)為，在相同的對(duì)比態(tài)下，所有物質(zhì)表現(xiàn)出相同的性質(zhì)。即DA.若V，pr相同，貝U 3

3、相同B.若Tr，Zr相同，貝U Vr相同C.若pr，3相同，貝U Vr相同D.若Tr，pr相同，貝U Vr相同10. 汽液平衡計(jì)算方程式py二iXiPiS適用于A. 汽液相均為理想體系B. 汽相為理想體系且液相為非理想體系C. 汽液兩相均為非理想體系D. 汽相非理想體系且液相為理想體系11. 以下4個(gè)偏導(dǎo)數(shù)中，表示偏摩爾性質(zhì)的是C12.絕熱可逆膨脹過程線在T-S圖上是A (cnU A.B(nH )IL ninS,nV ,比 i_IL nic. nGD.：nAIL 5iT ,p,n jA. 平行于橫坐標(biāo)的直線B.平行于縱坐標(biāo)的直線C.沿等焓線變化的D.沿等干度線變化的13.關(guān)于理想溶液的各種表達(dá)

4、中錯(cuò)誤的是DA. 分子結(jié)構(gòu)相似，大小一樣；分子間的作用力相同；混合時(shí)沒有熱量和體積變 化B. 在全濃度范圍內(nèi)，每個(gè)組分均遵守Lewis-Randall定則c. ?yD. H G V均為零14對(duì)理想溶液具有負(fù)偏差的體系中，各組分活度系數(shù)iDA. 1B. = 0C. = 1D. 115. 氣體經(jīng)過穩(wěn)流絕熱過程，對(duì)外作功，如忽略動(dòng)能和位能變化，無摩擦損失,則此過程氣體焓值BA.增加B.減少 C.不變D.不能確定16. 不可逆過程中孤立體系的DA. 總熵是增加的， 也是增加的B. 總熵是減少的， 也是減少的C. 總熵是減少的，但 是增加的D. 總熵是增加的，但 是減少的17. 關(guān)于做功和加熱本領(lǐng)的描述

5、，不正確的是CA. 壓力相同，過熱蒸汽的做功本領(lǐng)比飽和蒸汽大B. 溫度相同，高壓蒸汽的作功本領(lǐng)比低壓蒸汽強(qiáng)C. 溫度相同，高壓蒸汽的加熱能力比低壓蒸汽強(qiáng)D. 放出的熱相同，高溫高壓蒸汽的作功本領(lǐng)比低溫低壓蒸汽的大18. 對(duì)同一朗肯循環(huán)裝置，在絕熱條件下如果提高汽輪機(jī)入口蒸汽壓力，而溫度等其余條件不變，則其熱效率B.不變，乏氣干度增加D.熱效率和干度都不變DA. 有所提高，乏氣干度下降C.有所提高，乏氣干度增加19. 關(guān)于制冷原理，以下說法不正確的是A.任何氣體，經(jīng)等 熵膨脹后，溫度都會(huì)下降B. 只有當(dāng)J 0，經(jīng)節(jié)流膨脹后，氣體溫度才會(huì)降低C. 在相同初態(tài)下，等 熵膨脹溫度下降比節(jié)流膨脹溫 度下

6、降的多D. 任何氣體，經(jīng)節(jié)流膨脹后，溫度都會(huì)下降20. 吸收式制冷循環(huán)中解吸器，換熱器，吸收器和泵這一系統(tǒng)的作用相當(dāng)于蒸汽壓縮制冷循環(huán)的CA.節(jié)流閥 B.膨脹機(jī) C.壓縮機(jī) D.蒸發(fā)器21. 關(guān)于化工熱力學(xué)研究特點(diǎn)的下列說法中不正確的是BA. 研究體系為實(shí)際狀態(tài)B. 解釋微觀本質(zhì)及其產(chǎn)生某種現(xiàn)象的內(nèi)部原因C. 處理方法為以理想態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)加上校正D. 應(yīng)用領(lǐng)域是解決工廠中的能量利用和平衡問題22. Pitzer提出的由偏心因子 計(jì)算第二維里系數(shù)的普遍化關(guān)系式是CA. B 二 B B1B. B = B0 B123.Bpco1C. - = B ；，BRTcF列關(guān)于G關(guān)系式正確的是A. Ge = RT

7、 二：Xi In 為Bp-oD. - = B ；-，BRT-CB. GE 二 RTxi Ina?C. Ge 二 RT xi In iD. GE = RL xi In xi24.F列偏摩爾自由焓表達(dá)式中，錯(cuò)誤的是B. dGj =Vidp-SidTC. GiD.nGT,p,n_T ,nV ,n25. 體系從同一初態(tài)到同一終態(tài)，經(jīng)歷二個(gè)不同過程，一為可逆過程，一為不可逆過程，此二過程環(huán)境熵變關(guān)系為A. （ AS環(huán)）可逆 （AS環(huán)）不可逆C. （ AS環(huán)）可逆 =（AS環(huán)）不可逆D. （ AS環(huán)）可逆=026. 混合氣體的第二維里系數(shù)是A. T和p的函數(shù)C. T和組成的函數(shù)27. 衡算的依據(jù)是A.熱力

8、學(xué)第一定律C. 熱力學(xué)第三定律CB.僅為T的函數(shù)D. p和組成的函數(shù)DB. 熱力學(xué)第二定律D. 熱力學(xué)第一、二定律28. 混合物的逸度與純組分逸度之間的關(guān)系是CB. f 八？C. In f 八 x In - XiD. In f = x Inf29. 在T-S圖上，絕熱可逆過程工質(zhì)的狀態(tài)總是沿著下列哪條線進(jìn)行的BA.等焓線 B.等熵線 C.等干度線D.等壓線30. 理想功實(shí)現(xiàn)的條件為BA.完全不可逆B.完全可逆C.部分可逆D.部分不可逆31. 氣體真空節(jié)流膨脹產(chǎn)生冷效應(yīng)時(shí)的微分節(jié)流系數(shù)是BC.叮：:0 D.不確定BC.等溫D.等壓CB.體系與外界功的交換D.體系與外界的物質(zhì)交換A.二=0B.烏

9、032. 可逆絕熱膨脹過程的特征是A.等焓B.等熵33. 熵產(chǎn)是由于下列哪種原因而引起的A.體系與環(huán)境之間的熱量交換C.體系內(nèi)部的不可逆性、填空題1. 狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)是：狀態(tài)函數(shù)的變化與途徑無關(guān)，僅決定于初、終態(tài)。2. 單相區(qū)的純物質(zhì)和定組成混合物的自由度數(shù)目分別是和 2 。3. 純物質(zhì)的臨界等溫線在臨界點(diǎn)的斜率和曲率均為零，數(shù)學(xué)上可以表示為:P：V T =o 在 c點(diǎn)和;：2P;:V2 T =0 在c 點(diǎn)。4. 對(duì)于純物質(zhì)，一定溫度下的泡點(diǎn)壓力與露點(diǎn)壓力相同的（相同/不同）；一定溫度下的泡點(diǎn)與露點(diǎn)，在P T圖上是重疊的（重疊/分開），而在P-V圖上 是分開的（重疊/分開），泡點(diǎn)的軌跡稱為飽和

10、液相線，露點(diǎn)的軌跡稱為飽禾汽相線，飽和汽、液相線與三相線所包圍的區(qū)域稱為汽液共存區(qū)。純物質(zhì)汽液平衡時(shí)，壓力稱為蒸汽壓，溫度稱為沸點(diǎn)。5. 簡述對(duì)應(yīng)態(tài)原理在對(duì)比狀態(tài)下，物質(zhì)的對(duì)比性質(zhì)表現(xiàn)出較簡單的關(guān)系。6. 偏心因子的定義是=一1 一lg Pr TV.7，其含義是a=ig Prs（簡單流體）_lg Prs（該流體）T 3 r 07. 正丁烷的偏心因子=0.193，臨界壓力Pc=3.797MPa則在Tr=0.7時(shí)的蒸汽壓 為 ps =巳10一 OMPa。8. 二元混合物的焓的表達(dá)式為 H =X1H1 X2H2 =XiX2 ，則2 2H1二H1： X2 ;H2二H2：X1 （由偏摩爾性質(zhì)的定義求得）

11、9. 某二元混合物的中組分的偏摩爾焓可表示為Ha1 b1X2和H2 = a2 b2X12，則b1與b2的關(guān)系是b1二b2。10. 等溫、等壓下的二元液體混合物的活度系數(shù)之間的關(guān)系x1d ln 1 x2d ln 2=0。三計(jì)算題1.設(shè)有一含20% （摩爾分?jǐn)?shù)）A, 35%B和45%C勺三元?dú)怏w混合物。已知在體系 壓力6079.5kPa及348.2K下混合物中組分A，B和C的逸度系數(shù)分別為0.7 , 0.6 和0.9 ,試計(jì)算該混合物的逸度。解：由混合物逸度系數(shù)與組分分逸度系數(shù)的關(guān)系知ln m 八 yiln ?i故ln m = y11n ? y21n ? y? ln ?= 0.21 n0.70.3

12、5In0.6 0.45ln0.9 一0.2975m =0.7427fm = p% =6079.503漢0.7427 =4515.2 （ kPa）2.已知40C和7.09MPa下，二元混合物的ln f F.96 -0.235為牡:MPa）,求（a） X =02時(shí)的? , ?2 ； （b） f1, f2ln=0=1.96-0.235 = 1.725解: （ a）S 丿-引1 J%dn1?=.725治=1.12MPa同樣得?2 二 e196x2 = 5.68MPa（b）.H.725，所以 fi1 .725二 e同樣得In f2 =1.96，所以 f21.96二 e3.已知苯（1）環(huán)己烷（2）液體混合

13、物在303K和101.3kPa下的摩爾體積是V =1094 - 16.8x1-2.64人（cmi mol-1）,試求此條件下的（a） V1，V2。乂 必 109如-16顧 2.64n2 n =92.6 -5.28x1-2.64X； 解:（a）-川1 pmdn1nV ：丨 d 109.4n - 16.8m -2.64n； n2V211109.4 2.64x；IL n2 T,P1dn24.設(shè)已知乙醇(1)-甲苯(2)二元體系在某一氣液平衡狀態(tài)下的實(shí)測數(shù)據(jù)為 t=45 C, p=24.4kPa, X1=0.300 , y1=0.634，并已知組分 1 和組分 2 在 45C下的 飽和蒸汽壓為-a.W

14、kPa ,-gOSkPa。試采用低壓下氣液平衡所常用的假設(shè)，求(1) 液相活度系數(shù)1和2 ；(2) 液相的G7rt (3) 液相的 G/RT;(4) 與理想溶液想比，該溶液具有正偏差還是負(fù)偏差？解：(1)低壓下的氣液平衡計(jì)算常假設(shè)氣相為理想氣體，此時(shí)有1 =p%/ 口詛捲=(24.4 0.634) /(23.06 0.300) =2.236(門2= py2/ p；atx2 =(24.4 漢 0.366)心0.05漢 0.700) =1.269( 2)(2) 用活度系數(shù)可將超額Gibbs自由能表示為GE / RT = 人 ln j =為 ln 1 x2 ln 2i(3)將式(1)，(2)值帶入式

15、(3)，得G7RT=0.408(3)超額Gibbs自由能的定義為G=Gd(4)而AGid / RT =送 xi ln x=為 ln 捲 + x21n x2j(5)故G / RT 二GE / RT . Gid / RT = GE / RT 洛 In x1 x21n x2代入數(shù)值計(jì)算后得G/RT - -0.203(7)由于活度系數(shù)1, 2均大于1,故與理想溶液想比，該溶液具有正偏差5.某人稱其設(shè)計(jì)了一臺(tái)熱機(jī)，該熱機(jī)消耗熱值為42000kJ kg1的燃料30kg -h-1， 可以產(chǎn)生的輸出功率為170kW該熱機(jī)的高溫與低溫?zé)嵩捶謩e為 670K和330K 試判斷此熱機(jī)是否合理。解：從已知的條件，我們可

16、以計(jì)算出該熱機(jī)的效率，以及卡諾熱機(jī)的效率，然后 比較兩者的大小。n熱機(jī)的效率170Q 42000 30 = 0.4863600T高- T 低G730670卡諾熱機(jī)效率卡諾熱機(jī)是效率最高的熱機(jī)，顯然該人設(shè)計(jì)的熱機(jī)不合理。6.如果空氣絕熱節(jié)流膨脹，從2100kPa降到100kPa不做任何功。若傳熱以及位 能和動(dòng)能變化均可忽略，試提出一些假設(shè)，確定此過程所產(chǎn)生的功損失。解：假設(shè)環(huán)境溫度T= 25+ 273.15 = 298.15 ( K，并假定空氣為理想氣體。絕 熱節(jié)流膨脹，Q= 0， H= 0， T= 0,所以過程的熵變?yōu)?S= Rln (p2/pj= 8.314In (100/2100)= 25

17、.312 (kJ/ (kmol - K) 若忽略傳熱以及位能和動(dòng)能的變化，此過程所產(chǎn)生的功損失為WL=To S Q= 298.15 X 25.312 0= 7.547 X 104 (kJ/kmoI )7.求將室溫空氣由常壓壓縮至0.6 MPa的有效能為多少？ 假設(shè)環(huán)境溫度為298K。解：若假設(shè)空氣為理想氣體，則壓力對(duì)焓變化無影響，壓力對(duì)熵變化為P：S =RIn -P。P：B = B - B0 =B ；H -T0 ：S =0 -T0 S 二 RT0 In -則有效能變化P。.泊298罟=4439Jmo18.為使冷庫保持-20 C ,需將419000kJ/h的熱量排向環(huán)境，若環(huán)境溫度T=27C,

18、試求理想情況下每小時(shí)所消耗的最小功和排向大氣的熱量。 QcWS2721.5.38解：T0 Tc 27 - -20Qc4190005.38= 77838kJ /hQ。二-Qc -Ws = V19000 -77838 二-496838kJ/h9 有一氨壓縮制冷機(jī)組，制冷能力 Q為4.0 X 104KJ - h-1，在下列條件工作：蒸 發(fā)溫度為-25 C,進(jìn)入壓縮機(jī)的是干飽和蒸汽，冷凝溫度為20C,冷凝過冷5C 試計(jì)算：(1) 單位重量制冷劑的制冷能力;(2) 每小時(shí)制冷劑循環(huán)量；(3) 冷凝器中制冷劑放出熱量；(4) 壓縮機(jī)的理論功率；(5) 理論制冷系數(shù)。解：首先在P H圖(或T S圖)上按照已

19、知條件定出各狀態(tài)點(diǎn)。4查得 H1=1430KJ kg-H 2=1680KJ- kg-1冷凝出來的過冷液體(過冷度為 5C)狀態(tài)3的決定：假設(shè)壓力對(duì)液體的焓 值幾乎沒有影響，從狀態(tài)3沿著飽和液體線向下過冷5C,找到3，用此點(diǎn)的焓 值近似代替3的焓值，由于過冷度是有限的，實(shí)際上 3和3彳艮接近，不會(huì)造成 太大的偏差。3 4仍為等焓膨脹過程，制冷能力 qo=H-H4=143O-27O=116OKJ kg-H3=F4=270kJ kg-1G(H2 -HJ360034.5(1680-1430)3600=2.40kW月已30 27060=4.64制冷系數(shù)HH11680 -1430250壓縮機(jī)功率Q04 1

20、04jG34.5kg h制冷劑循環(huán)量q011601冷凝過程即 2 3，放出熱量 Q=(出出)G=34.5(270-1690)=-48645KJ h10.某壓縮制冷裝置，用氨作為制冷劑，氨在蒸發(fā)器中的溫度為25C,冷凝器 內(nèi)的壓力為1180kPa,假定氨進(jìn)入壓氣機(jī)時(shí)為飽和蒸氣，而離開冷凝器時(shí)是飽和液體，如果每小時(shí)的制冷量為167000kJ，求解：則單qo=H(1) 所需的氨流率；(2) 制冷系數(shù)。此氨制冷循環(huán)示于右圖所示 T-S圖上。(1) 查的 T-S 圖，得 H=1648kJ/kg，H2=1958kJ/kg，F(xiàn)3=H=565kJ/kg位質(zhì)量制冷劑的制冷量為H4=1648 565=1083(k

21、J/kg)的氨流率為Q0167000G=q01083 =154.2 (kg/h )(2)制冷系數(shù)為q。=Wqh2 _也10831958 -1648 =3 4911.有一制冷能力為Q=41800kJ/h的氨壓縮機(jī)，在下列條件下工作：蒸發(fā)溫度 to=15C,冷凝溫度tk=+ 25C,過冷溫度t= + 20C,壓縮機(jī)吸入的是干飽和蒸 氣，試計(jì)算(1) 單位質(zhì)量的制冷能力；(2) 每小時(shí)制冷劑循環(huán)量；(3) 在冷凝器中制冷劑放出的熱量；(4) 壓縮機(jī)的理論功率；(5) 理論制冷系數(shù)。解：狀態(tài)點(diǎn)1為一15C的干飽和蒸氣，由氨的溫熵查得 Hi=1664kJ/kg。由t1= 15C飽和汽線上該狀態(tài)點(diǎn)(沿等熵

22、線垂直向上)與 t=30 C對(duì)應(yīng)的飽和壓力p3=10 x 105Pa線相交，查得H=1866kJ/kg。狀態(tài)點(diǎn)5為20 C的過冷液體，查20 C的飽 和液體得H5=514.6kJ/kg。因節(jié)流前后焓值不變，則 =Hs=514.6kJ/kg(1) 單位質(zhì)量的制冷能力為q=H耳=1664 514.6=1149.4 (kJ/kg )(2) 每小時(shí)制冷劑循環(huán)量為Q0 _ 41800G=q0 1149.4 =36.37 (kg/h )(3) 在冷凝器中制冷劑放出的熱量為Q=G(氣H2) =36.77 x( 514.6 1866) = 49691 (kJ/h )(4)壓縮機(jī)的理論功率為NT=G( H2 Hi) =36.37 x( 1866- 1664)=7346.74(kJ/h ) =2.04kJ/s=2.04kW(5)理論制冷系數(shù)也 _ q1149.4=W _(H2 _HJ _(1866_1664) =5.6912.乙醇(1)-甲苯 體系的有關(guān)的平衡數(shù)據(jù)如下T=318K P=24.4kPa、x1=0.300、y仁0.634，已知 318K的兩組飽和蒸汽壓為 P1S = 23.6，卞=10.5kPa,并測得液相的混合熱是一個(gè)僅與溫度有關(guān)的常數(shù) ：H RT =0.437，令氣相是理 想氣體，求(a)液相各組分的活度系數(shù)；(b)液相的g和GE(C)估計(jì)333