化工熱力學(xué)考試試卷(附答案)

1、化工熱力學(xué)考試試卷（附答案）1(2分PT圖上純物質(zhì)三種聚集態(tài)互相共存處稱(chēng)三相點(diǎn)。2(2分純物質(zhì) P-V圖臨界等溫線在臨界點(diǎn)處的斜率0， 曲率為 0。3、（4 分）指出下列物系的自由度數(shù)目水的三相點(diǎn)0，(2)液體水與水蒸汽處汽液平衡狀態(tài)1，(3)甲醇和水的二元汽液平衡狀態(tài)2，(4)戊醇和水的二元-液-液三相平衡狀態(tài)1。4、（2）x=0.2，x=0.8，300Ky 的GE 75n n的t1 2/(n11n ),Ps2121866,Ps213733Pa)0.334。5(2分一定狀態(tài)下體系的指體系由該狀態(tài)達(dá)到與環(huán)境基態(tài)完全平衡時(shí)此程理想功。，6、(2 分)二元混合物容積表達(dá)式為V=X1V1+X2V2+

2、X1X2 如選同溫同壓下符合Lewis-Randll，規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)就有V=V X1X2。7(2 分)能量平衡時(shí)以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，有效能平衡時(shí)以熱力第二定律為基礎(chǔ)。8、（4）(1)(2)98.66KPax=y=0.796，恒沸溫度為11327.6K，已知此溫度下的Ps95.39,Ps 65.06 kPa 則 van Laar 方程常數(shù)是12GEAAx xRT 1221 1 2A=0.587=0.717(已知vanLaar 方程為Ax Ax)122112 121 29(4 分)等溫等壓下二元溶液組分的活度系數(shù)與組成之間關(guān)系，按Gibbs-Duhem 方程X1dln1+X2 d 2=010、(

3、6 分)由于鄰二甲苯與對(duì)二甲苯、間二甲苯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相近，因此它們混合時(shí)會(huì)形成 理想溶溶，它們的H=0，V=0。二.判斷題1(2分一定壓力下，純物質(zhì)的泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度是相同的，且等于沸點(diǎn)()2(2分二元共沸物的自由度2。()3、(2分)逸度也是一種熱力學(xué)性質(zhì), 溶液中組分i的分逸度與溶液逸度的關(guān)系為ln f x ln iii（ ）4(2分由于鄰二甲苯與對(duì)二甲苯、間二甲苯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相近，因此它們混合時(shí)會(huì)形理想溶。()5(2分理想溶液各組分的活度系數(shù) 和活度1。()6(2分損失功與孤立體系的總熵變有關(guān)，總熵變?cè)酱?，損失功越大，因此應(yīng)該盡量減體系的不可逆性( )8、(2分)理想功Wid是指體系的

4、狀態(tài)變化是在一定的環(huán)境條件下按以完全可逆過(guò)程進(jìn)行時(shí)，理論上可能產(chǎn)生的最大功或者必須消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同時(shí)也是 負(fù)值。( )8、(2分)理想功Wid是指體系的狀態(tài)變化是在一定的環(huán)境條件下按以完全可逆過(guò)程進(jìn)行時(shí)，理論上可能產(chǎn)生的最大功或者必須消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同時(shí)也是 負(fù)值。( )9、（2）功的傳遞不會(huì)引起熵的流動(dòng)，當(dāng)有功輸出或輸入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生熵變。（）10、溫度和壓力相同的兩種理想氣體混合后，則溫度和壓力不變，總體積為原來(lái)兩氣體體積之和，總內(nèi)能為原兩氣體內(nèi)能之和，總熵為原來(lái)兩氣體熵之和()1. （10分）欲在一7810cm3的鋼瓶中裝入了1000g的丙

5、烷，且在253.2下工作，若鋼瓶的安全工作壓力10MPa，問(wèn)是否有危險(xiǎn)？解：查出Tc=369.85K,Pc=4.249MPa,=0.152如何用維里方程計(jì)算摩爾體積？可以容納 7810 22.54mol的丙烷。即22.5444 991.8g1000g346.5058所以會(huì)有危險(xiǎn)。2. PR 分PR 、7MPa 丙烷的逸度；(3) 312K、7MPa 丙烷的逸度。17MPa 的壓力范圍內(nèi)液體丙烷的比容為2.06cm3 g1 解：(1) a PR 方程計(jì)算：Antoine 方程為： ln PS 6.8635 1892.47 ，MPa312KT 24.33PS 1.33MPa PC 4.249MPa

6、 、TC 369.85K 、 0.152a CR2T2CPC8.3142 369.852.50.457235 1.0175 106 cm6 MPa 4.249Cb 0.077796 RTCPC8.314 369.850.077796 56.30 cm3 4.2490.5 1 (0.37646 1.54226 0.269922 )(1 T0.5 ) 1.0493 ， 1.101ra aC 1.0175 106 1.101 1.1203 106 cm6 MPa mol2迭代式為：V(k 1) bP V(k) 2RTa 2bV(k) b2 56.30 1.33 V(k) 22594.01.12031

7、06 112.6V(k) 3169.69取V(0) 1950.4 8 V 1505.0 cm3 mol 1 ，Z=0.7719ln f Z 1 ln P(V b) aln0.77191ln1.33(1505.056.3)22bRTV(2 1)22bRTV(2 1)bV(2 1)b1.12031062256.301.12031062256.308.3143121505.0(2 1)56.301505.0(2 1) 56.30f 1.08MPab 以三參數(shù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理計(jì)算：T T rTC312369.85 0.8436 ，Pr P PC1.334.249 0.313lg f P 0.102 ；lg

8、 f (1) 0.206 ；lg f lg f lg f (1) 0.102 0.152 (0.206) 0.1333P P P f 0.978MPaa PR (1)，迭代公式為：V(k 1) bP V(k) 2RTa 2bV(k) b2 56.30 7.0 V(k) 22594.01.1203106 112.6V(k) 3169.69取V(0) 250.3 10 V 86.5 cm3 mol1 ，Z=0.3455ln f Z 1 ln P(V b) aln0.34551ln7.0(86.556.3)22bRTV(2 1)22bRTV(2 1)bV(2 1)b1.1203101.1203106

9、2256.308.314312b 以三參數(shù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理計(jì)算： ln 86.5(2 1) 56.30 86.5(2 1)56.30f 1.47MPaT T rTC312369.85 0.8436 ，Pr P PC7.04.249 1.647lg f P 0.6647 ； lg f (1) 0.3755；則： lg f lg f (0) lg f (1) 0.6647 0.152 (0.3755) 0.7218P P P f 1.33MPafL VL f S exp 2.064P 2.0647.0 1.33 1.32MPaRT8.3143123.(15分)已知某含組分 1 和 2的二元溶液，可用

10、ln1=AX22 , ln2=A X12 關(guān)聯(lián)可視為常數(shù)， 60 下達(dá)汽液平衡時(shí)能形成共沸物，現(xiàn)測(cè)60下 1 = 14.7, P1S = 0.0174MPa,= 0.0667MPa，設(shè)汽相可視為理想氣體。試求：GE表達(dá)式；A值；（3）60C 下恒沸點(diǎn)組成和平衡蒸汽壓。GE RT(x ln ) RT (x Ax2 x Ax2 ) ARTxxii12211 22) ln lim ln A ln14.7 2.68781x 011, 即x / y11 x / y22Py x Ps和 11 1 1 x Ps22 2 2 Ps Ps1 12 2lnln Ps lnlnPs與xx聯(lián)立求解:112212.68

11、78x2ln 0.0174 2.6878x2 ln 0.0667得x 0.25; x 0.752112P x Ps1 1 1x Ps22 2.25.0174e575.0667e.6870252 0.01973 0.05918 0.07891MPa4.(15 分)某動(dòng)力循環(huán)的蒸汽透平機(jī)，進(jìn)入透平的過(guò)熱蒸汽為 2.0MPa，400，排出的氣體為0.035MPa 飽和蒸汽，若要求透平機(jī)產(chǎn)生 3000kW 功率，問(wèn)每小時(shí)通過(guò)透平機(jī)的蒸汽流量是多少？其熱力學(xué)效率是等熵膨脹效率的多少？假設(shè)透平機(jī)的熱損失相當(dāng)于軸功的5%。解：進(jìn)出透平機(jī)的蒸汽狀態(tài)見(jiàn)下圖所示，焓、熵值從附錄水蒸汽表中查到，按穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律對(duì)透平機(jī)進(jìn)行能量衡算，H=Q-Ws則mH則2 H 5%W1Wssm 0.95 3000 3600 16650.4kg h蒸汽流量H H2631.4 3247.621按本題意，等熵膨脹的空氣應(yīng)該是濕蒸汽，即為飽和蒸汽和飽和水的混合物，此時(shí)熵值，即為飽和蒸汽和飽和水的熵按比例混合，