2005年熱力學(xué)最終試題及答案

PAGEPAGE1本科生期末考試試卷統(tǒng)一格式（16開(kāi)），注：該格式用于直接將試題粘貼在教務(wù)處激光照排中心提供的試卷專用紙上，學(xué)生個(gè)人須填寫(xiě)的信息（學(xué)院、專業(yè)、班、年級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名等）已直接印在試卷專用紙上2005～2006學(xué)年第一學(xué)期期末考試試卷《化工熱力學(xué)》（A卷共3頁(yè)）（考試時(shí)間：2006題號(hào)一二三四五六七八成績(jī)核分人簽字得分判斷并改正（共10題，每題3分）1、維里系數(shù)具有物理意義，它代表了物質(zhì)極性的大小。（×）答：維里系數(shù)具有物理意義，它代表了分子間相互作用力的大小2、純物質(zhì)的飽和蒸氣壓僅是溫度的函數(shù)，可由安托尼方程計(jì)算。（√）答：正確。3、理想氣體有，而理想溶液有（√）答：正確。4、符合Lewis-Randall規(guī)則或Henry規(guī)則的溶液一定是理想溶液。（×）答：錯(cuò)。例如非理想稀溶液。5、p、V、T是流體的基本性質(zhì)之一，通過(guò)它可以計(jì)算流體的逸度、活度以及在流動(dòng)過(guò)程中體積功和軸功。 （×）答：錯(cuò)。不能計(jì)算活度。6、R （×）答：錯(cuò)。只有理想氣體的定壓和定容熱容才符合上述關(guān)系，對(duì)于真實(shí)流體，其定壓和定容熱容的差值與流體的pVT關(guān)系相關(guān)。7、對(duì)于理想混合物，均為零。 （）答：錯(cuò)。不為零。8、絕熱膨脹為等熵膨脹。 （×）答：錯(cuò)。絕熱可逆膨脹是等熵膨脹。9、流體在高壓下都會(huì)出現(xiàn)“逆向蒸發(fā)”或“逆向冷凝”現(xiàn)象。（×）答：錯(cuò)。①發(fā)生逆向現(xiàn)象的首要條件是等溫線可以兩次與露點(diǎn)線相交，或等壓線可以兩次與泡點(diǎn)線相交。發(fā)生的原因是因?yàn)榛旌衔锏呐R界點(diǎn)不一定是汽液平衡的最高溫度點(diǎn)，也不一定是最高壓力點(diǎn)?；颌诹黧w在高壓下不一定出現(xiàn)“逆向蒸發(fā)”或“逆向冷凝”現(xiàn)象。10、流體絕熱可逆膨脹的溫降總比節(jié)流膨脹的大。 （√）答：等熵膨脹系數(shù)總比節(jié)流膨脹系數(shù)大。二、簡(jiǎn)答題（共4題，每題5分）1、有人為了在熱天給室內(nèi)降溫，把室內(nèi)的冰箱的門打開(kāi)，試問(wèn)這種方法可行嗎？用熱力學(xué)觀點(diǎn)進(jìn)行解釋。答：不可行（2分）。根據(jù)能量守恒定律，若把房間作為孤立體系，所有的能量最終都以內(nèi)能的形式儲(chǔ)存在體系內(nèi)部，冰箱壓縮機(jī)消耗的電能變成熱被房間吸收，從而使室內(nèi)溫度升高（3分）。2、穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律可寫(xiě)成（2分），它應(yīng)用于絕熱節(jié)流的簡(jiǎn)化形式是（1分），應(yīng)用于換熱器的簡(jiǎn)化形式是（1分），應(yīng)用于離心泵的簡(jiǎn)化形式是（1分）。3、試舉兩例說(shuō)明，理想混合物與真實(shí)混合物相比，哪些熱力學(xué)量的計(jì)算可以簡(jiǎn)化？如何簡(jiǎn)化？答：由于理想混合物的，因此，有，，。偏摩爾量的計(jì)算需要采用截距法，但如果混合物是理想混合物，則不需要計(jì)算混合物中某一組分的偏摩爾焓、偏摩爾體積和偏摩爾內(nèi)能，他們?cè)跀?shù)值上等于純物質(zhì)的摩爾性質(zhì)（無(wú)論從相平衡的角度還是從熱力學(xué)性質(zhì)的角度舉兩個(gè)例子均為正確給5分，中間熱力學(xué)關(guān)系不正確扣分）。4、在相關(guān)區(qū)域填寫(xiě)可能存在的相態(tài)。（2分）（3分）三、計(jì)算題（共5題，共50分）1、（13分）苯和環(huán)己烷液體混合物的無(wú)因次超額Gibbs函數(shù)可用表示，且：。請(qǐng)寫(xiě)出：活度系數(shù)與組成的函數(shù)關(guān)系。與組成的函數(shù)關(guān)系。與組成的函數(shù)關(guān)系。解：根據(jù)并依據(jù)二元截距公式得：由于：則：可以得到：（2）則：將代入上式得：(3)則：（15分）純苯的狀態(tài)由0.1MPa、353K的飽和液體變?yōu)?53K的飽和蒸氣，試計(jì)算該過(guò)程的H。計(jì)算時(shí)可用下列數(shù)據(jù)：正常沸點(diǎn)時(shí)的潛熱=30681J·mol-1，飽和液體在正常沸點(diǎn)下的體積=95.7cm3·mol-1，Cpig=16.0+0.235T(J·mol-1·K-1)，第二維里系數(shù)，上式中T的單位是K，B是cm3·mol-1，在453K時(shí)的飽和蒸氣壓符合方程：（設(shè)苯的p、V、T關(guān)系符合二階舍項(xiàng)的維里方程）解：計(jì)算框圖為：T=453K，t=179.85代入：ps＝1020.9kPa飽和蒸氣飽和蒸氣453K,1020.9kPa理想氣體理想氣體453K,1020.9kPa353K,101.325kPa353K,101.325kPa飽和液體二階舍項(xiàng)的維里方程為：，則：（1）（2）代入（1）和（2）式得：即：則：根據(jù)題意，（12分）某烴類系統(tǒng)汽相和液相均可視為理想混合物，其液相摩爾分率為：乙烷（1）：0.02；丙烷（2）：0.35；丙烯（3）：0.60；1-丁烯（4）：0.03。已知：15105Pa下該混合物的泡點(diǎn)溫度為311K，在此T、p條件下的相平衡常數(shù)為：，。丙烷在311K時(shí)飽和蒸氣壓Pa；311K時(shí)丙烷的第二維里系數(shù)求：該條件下的平衡汽相組成。解：根據(jù)∴根據(jù)∴∴同理∴理想混合物的汽液平衡方程為∴∵∴4.（10分）在蒸汽壓縮制冷設(shè)備中，當(dāng)液氨通過(guò)節(jié)流閥后，