化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)題及答案

《化工熱力學(xué)》課程模擬考試試卷A開課學(xué)院：化工學(xué)院開課學(xué)院：化工學(xué)院，專業(yè)：材料化學(xué)工程考試形式：,所需時間：分鐘4．5．6．4．5．6．題對的寫「錯的寫戶1理想氣體的壓縮因子Z=1，但由于分子間相互作用力的存在，實際氣體的壓縮因子_。(A)小于1(B)大于1(0可能小于1也可能大于1。)說不清楚.甲烷Pc=4.599MPa，處在Pr=0.3時，甲烷的壓力為二(A)15.33MPa(B)2.7594MPa；(C)1.3797MPa(D)1.1746MPa.關(guān)于建立狀態(tài)方程的作用，以下敘述不正確的是廣(A)可以解決由于實驗的口-丫」數(shù)據(jù)有限無法全面了解流體口-丫」行為的問題。(B)可以解決實驗的P-V-T數(shù)據(jù)精確度不高的問題。(C)可以從容易獲得的物性數(shù)據(jù)⑴、V、T、刈來推算較難測定的數(shù)據(jù)(乩U,S,G)。(D)可以解決由于P-V-T數(shù)據(jù)離散不便于求導(dǎo)和積分，無法獲得數(shù)據(jù)點以外的P-V-T的問題。對于流體混合物，下面式子錯誤的是。M'8=li^mM' — — —(A)M?吧M，(B)H=仁+PVi(C)理想溶液的V=V,U=Ui(D)理想溶液的￡=Si,G=Gi剩余性質(zhì)Mr的概念是表示什么差別的_。(A)真實溶液與理想溶液(B)理想氣體與真實氣體(C)濃度與活度(D)壓力與逸度純物質(zhì)在臨界點處的狀態(tài),通常都是。氣體狀態(tài) (B)液體狀態(tài)固體狀態(tài) (D)氣液不分狀態(tài)7．關(guān)于化工熱力學(xué)研究內(nèi)容，下列說法中不正確的是()。(A)判斷新工藝的可行性(B)反應(yīng)速率預(yù)測化工過程能量分析(D)相平衡研究8.對單位質(zhì)量，定組成的均相流體系統(tǒng)，在非流動條件下有_。(A)dH=TdS+Vdp(B)dH=SdT+Vdp(C)dH=—SdT+Vdp(D)dH=—TdS—Vdp9,對1mol符合VanderWaals狀態(tài)方程的氣體，有_。㈡i=l一_a_(A)(3VJTV-b(B)(3VJTV-b。.汽液平衡關(guān)系py=p=%,的適用的條件 __o(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.在0條件下，高分子溶液中溶劑的熱力學(xué)性質(zhì)為零的是_。(A)過量偏摩爾混合熱AHE(B)過量偏摩爾混合熱ASE(C)過量化學(xué)位甌E (D)過量偏摩爾熱力學(xué)能AUE.在0條件下，高分子溶液的Flory-Huggins相互作用參數(shù)x為二(A)x>0 (B)x<0(C)x=0 (D)x=1/213．當(dāng)物體的溫度大于其臨界溫度、壓力大于其臨界壓力時，該物體所處的狀態(tài)稱為超臨界流體。().若忽略動能或位能的變化，穩(wěn)流過程的能量平衡式為：Ah=Q-W，則該式s對可逆與不可逆過程均適用。().工程上，制冷循環(huán)的實際軸功可按下式計算：-Ws」:Vdpo()1.對絕熱混合過程，物系熵變ASs>0o()sys17．物系狀態(tài)變化時所具有的最大作功能力稱為理想功，它的數(shù)值大小與環(huán)境狀

態(tài)無關(guān)。人.理想溶液丫,L。i i .對二元溶液，溶液性質(zhì)乂與其組份的偏摩爾性質(zhì)M1和M2之間的關(guān)系為廣.節(jié)流過程為_過程?？赡娼^熱壓縮（膨脹）過程為_過程。二、計算題（50分，共5小題，每小題10分）.試用普遍化Virial方程計算丙烷氣體在378K、0.507MPa下的剩余焓和剩余熵。已知丙烷的物性參數(shù)為：Tc=369.8K、pc=4.246Mpa、3=0.152。剩余焓與剩余熵的計算公式為：HR 二pRTrIHR 二pRTrITdTJrrIT dTJrrSR一二—PRrdB(0)dTrdB(1)+3 dTr0.422 0.172B(0)=0.083— B⑴=0.139— 其中■ T1.6. T4.2TP分別為對比溫度其中： r; r,r、r分別為對比如度和對比壓力。.在473K、5MPa下二元氣體混合物的逸度系數(shù)滿足下列關(guān)系：lnw=yj2（1+匕），式中>1,>2為組分i和組分2的摩爾分率，試求f、f的

表達(dá)式，并求出當(dāng)丁1=0.5時的f1、于2各為多少?八fIncp=In--i-=T,p,nT,p,n,p,nj[i]3．已知環(huán)己烷(1)－苯酚(2)二元系統(tǒng)在144℃的氣液平衡形成恒沸物，恒沸物組成邛=邛=0.294。已知1440c時物質(zhì)的飽和蒸氣壓Ps=75.20kpa,P2=31.66kpa。該溶液的過量Gibbs函數(shù)Ge與組成的關(guān)系為GEJRT=Bx1x2,其中B僅是溫度的函數(shù)。求該二元系在x1=0.6時的平衡壓力及氣相組成，假設(shè)氣zQge/rt)lnzQge/rt)lny二 ： i aniT,P,n

,P,nj[i]②汽液相平衡關(guān)系符合關(guān)系式p=psxy+psxy。111 2224．某冷凍裝置每小時必需獲得冷凍量Q0=4.18X105kJ-h-1,它采用氨蒸汽壓縮制冷循環(huán)。該循環(huán)的運行如下圖所示，并已知各關(guān)鍵點的焓值為H1=1450kJ?kg-1,H2=1570kl-kg-1,H3=H4=405kJ.kg-1,試求該制冷循環(huán)中每kg氨的冷凍能力q0,氨的循環(huán)速率m/kg?h-1,壓縮機(jī)所需的功Ws/kJ?皿，制冷系數(shù)之。已知制冷系數(shù)5.在溫度308K下的PS-環(huán)己烷。溶劑，當(dāng)溶液濃度為。=7.36x10-3kg.L1,其滲透壓為4.3Pa,試根據(jù)Flory-Huggins溶液理論求此溶液的第二Virial系數(shù)B;、Flory-Huggins相互作用參數(shù)X、PS的505和PS的分子量Mn。n已知Virial方程為兀"RTGM〃+B21,相互作用參數(shù)與溶解度參數(shù)的關(guān)系為廿RF(31—32)2，51=16.7(J?cm_3)2，環(huán)己烷的摩爾體積為V=108cm3?mol-1。三、簡答題（10分，每小題5分）①何為高分子理想溶液？試比較小分子理想溶液與高分子理想溶液的不同點。②可用Flory-Huggins相互作用參數(shù)x和第二電也1系數(shù)B;來判斷溶劑優(yōu)劣試問它們分別為何值時，溶劑是高分子化合物的良溶劑、。溶劑、非溶劑以及高分子在上述三種溶液中的熱力學(xué)特征和形態(tài)是怎樣的?《化工熱力學(xué)》課程模擬考試試卷《答案）開課學(xué)院：化工學(xué)院，專業(yè)：材料化學(xué)工程考試形式：,所需時間：分鐘考生姓名：_學(xué)號：_班級：」任課教師：一題序二三總分1234512得分評卷入一、基本概念題（共40分，每小題2分）（選擇、填空與判斷題，判斷題對的寫「錯的寫戶

1理想氣體的壓縮因子Z=1，但由于分子間相互作用力的存在，實際氣體的壓縮因子(C)。(A)小于1(B)大于1(C)可能小于1也可能大于1(D)說不清楚2.甲烷Pc=4.599MPa，處在Pr=0.3時，甲烷的壓力為旦。(A)15.33MPa(B)2.7594MPa；(C)1.3797MPa(D)1.1746MPa3．關(guān)于建立狀態(tài)方程的作用，以下敘述不正確的是(B)。(A)可以解決由于實驗的口-丫」數(shù)據(jù)有限無法全面了解流體口-丫」行為的問題。(B)可以解決實驗的口-丫」數(shù)據(jù)精確度不高的問題。(C)可以從容易獲得的物性數(shù)據(jù)⑴、V、T、刈來推算較難測定的數(shù)據(jù)(乩U,S,G)。(D)可以解決由于P-V-T數(shù)據(jù)離散不便于求導(dǎo)和積分，無法獲得數(shù)據(jù)點以外的P-V-T的問題。4．對于流體混合物，下面式子錯誤的是(D)。^M8=hm_^M — — —(A)M?lM，(B)H=0+PVii5．(C)理想溶液的V=V,U=Ui(D)理想溶液的S=Si,G=Gi5．剩余性質(zhì)Mr的概念是表示什么差別的皿。(A)真實溶液與理想溶液(B)理想氣體與真實氣體(C)濃度與活度(D)壓力與逸度6.純物質(zhì)在臨界點處的狀態(tài)，通常都是耳。(A)氣體狀態(tài) (B)液體狀態(tài)(C)固體狀態(tài) (D)氣液不分狀態(tài)7．關(guān)于化工熱力學(xué)研究內(nèi)容,下列說法中不正確的是(B)。(A)判斷新工藝的可行性(B)反應(yīng)速率預(yù)測(C)化工過程能量分析(D)相平衡研究8．對單位質(zhì)量,定組成的均相流體系統(tǒng),在非流動條件下有(A)。(A)dH=TdS+VdP(B)dH=SdT+VdP(C)dH=—SdT+Vdp(D)dH=—TdS—Vdp9.對1mol符合VanderWaals狀態(tài)方程的氣體，有(A)。as\ r (as\ r――=-- I--=---(A)av)Tv-b⑻(av)T v-b(A)盧卜旦(C)1aVJTV+b(D)。.汽液平衡關(guān)系py=pyixi的適用的條件—?__。(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.在0條件下，高分子溶液中溶劑的熱力學(xué)性質(zhì)為零的是(C)。(A)過量偏摩爾混合熱而E(B)過量偏摩爾混合熱麗E(C)過量化學(xué)位甌E (D)過量偏摩爾熱力學(xué)能及E.在0條件下，高分子溶液的Flory-Huggins相互作用參數(shù)x為(D)。(A)x>0 (B)x<0(C)x=0 (D)x=1/213．當(dāng)物體的溫度大于其臨界溫度、壓力大于其臨界壓力時，該物體所處的狀態(tài)稱為超臨界流體。(T).若忽略動能或位能的變化，穩(wěn)流過程的能量平衡式為：AH=Q-W，則該式s對可逆與不可逆過程均適用。(T).工程上，制冷循環(huán)的實際軸功可按下式計算：-Ws」:Vdp。(F)1.對絕熱混合過程，物系熵變AS>0。(T)sys17．物系狀態(tài)變化時所具有的最大作功能力稱為理想功，它的數(shù)值大小與環(huán)境狀態(tài)無關(guān)。 (F)人.理想溶液丫,，f.=_f?xi。.對二元溶液，溶液性質(zhì)M與其組份的偏摩爾性質(zhì)M1和M2之間的關(guān)系為M=xM+xM1 1 2 2。20節(jié)流過程為等焓過程?？赡娼^熱壓縮(膨脹)過程為等熵過程。二、計算題(50分，共5小題，每小題10分).試用普遍化Virial方程計算丙烷氣體在378K、0.507MPa下的剩余焓和剩余熵。巳知丙烷的物性參數(shù)為:T=369.8K

巳知丙烷的物性參數(shù)為:T=369.8K

cp=4.246MPac、3=0.152。剩余焓與制余熵的計算公式為:HR=pRTr6B(0) HR=pRTr6B(0) dB — 、(0)6B(1)dB（0）IT dTJrrT dTJrr一=-pR?dTrdB(1)+3 dTr0.422B(0)=0.422B(0)=0.083 其中： T1.6：r0.172B(1)=0.139 T4.2r分別為對比溫度和對比壓力。解：T=解：T=T,T=378/369.8=1.022=p/p=0.507；4.246=0.119,c -0.422B(0)0.422B(0)=0.083 =0.083-T1.6r0.172B(1)=0.139 =0.139-T4.2r0.422.——=-0.3251.0221.60.172 =-0.0181.0224.2dB(0) dB(0) 0,675 0.675 = = =0.638T2.6 1.0222.6rdB⑴ 0.722 0.722= = =0.645dT T5.2 1.0225.2'rrHR=pRTr^B(0) dB(0)、ITdTJ

HR=pRTr^B(0) dB(0)、ITdTJ

rr=0.119x6-0.32511.022r-0.638+0.152xJ6-0.018I1.022A-0.645JHr=-0.126RT=-0.126x8.314x378=-396J-mol-1)SR=-pRrdB（0）dTrdB⑴+3 dTr=-0.126=-0.119x1-0.638+0.152x(-0.645)]=-0.088Sr=-0.088R=-0.088x8.314=-0.732-mol-1).K-11nP=y1y2〃+y21nP=y1y2〃+y2),表達(dá)式，并求出當(dāng)y1=0.5時的f、f各為多少?Inp=i巳知：解:nnnInp=i—.n2"I"+n2L則:In(p1S(nInp)Sn1=2y3Inp=

22

,S(nInp)Sn2=y2(1+2y).在473K、5MPa下二元氣體混合物的通度系數(shù)滿足下列關(guān)系：式中y1,y2為組分i和組分2的摩爾分率，試求f、f2的

八(p= ,(=1,2) 八 八又i pyi ，因此f1=py1e2y2,f2=py2ey2(1+2y2)當(dāng)P=5MPa,>=>=0.5時，f1=Py^e2y2=5義0.5義e2^0.53=3.21(MPa)f=pyey2(1+2y2)=5X0.5Xe0.52x(1+2x0.5)=4.122(MPa)23．23．已知環(huán)己烷(1)－苯酚(2)二元系統(tǒng)在144℃的氣液平衡形成恒沸物，恒沸物組成個二y「二0,294。已知1440c時物質(zhì)的飽和蒸氣壓Ps=75.20kpa,P2=31.66kpa。該溶液的過量Gibbs函數(shù)ge與組成的關(guān)系為G%；RT=Bx1x2,其中B僅是溫度的函數(shù)。求該二元系在x1=O.6時的平衡壓力及氣相組成，假設(shè)氣lny=

i~d(nGe..RT>T,p,n一；②汽液相平衡關(guān)系符合關(guān)系式j(luò)[i]lny=

i~d(nGe..RT>T,p,n一；②汽液相平衡關(guān)系符合關(guān)系式j(luò)[i]p=psxy+psxy111 222。解：RT=Bnnniln，則：lny=

1d(nGe/RT)dn1T,p,n2=Bx2 lny=22，由氣液相平衡關(guān)系pyt=psxyi及恒沸點關(guān)系d(nGE/RT)dn2xaz=y

iT,p,n1yazyaz2=Bx21p2彳，代入數(shù)據(jù)得：psxpsxyy=1p75.20x0.4x0.47 =0.51027.72B(x2—x2)=山31662 1 75.20，解得B=-2.1當(dāng)x1=0.4，lny1=-2.1x2=-2.1x0.62=0.756，y1=0.47；同理lny=-2.1x2=-2.1X0.42=-0.336 y=0.7152 1 ，2p=psxy+psxy=75.20x0.4x0.47+31.66x0.6x0.715=27.72(kPa)111 222TJlTJl2/：4．某冷凍裝置每小時必需獲得冷凍量Q0=4.18x105kJ-h-1，它采用氨蒸汽壓縮制冷循環(huán)。該循環(huán)的運行如下圖所示，并已知各關(guān)鍵點的焓值為H1=1450kJ-kg-1，H2=1570kJ-kg-1，題二、4小題附圖

H3=H4=405kJ?取-1,試求該制冷循環(huán)中每kg氨的冷凍能力q0，氨的循環(huán)速率m/kg?h-1,壓縮機(jī)所需的功WH3=H4=405kJ?取-1,試求該制冷循環(huán)中每kg氨的冷凍能力q0，氨的循環(huán)速率m/kg?h-1,壓縮機(jī)所需的功Ws/k「h-1,制冷系數(shù)G。已知制冷系數(shù)為m=4.18x105解：H-H1450-40514=400(kg?h-i)q=H-H=1045Q?kg-i)014-W=m(H—H)=400x(1570—1450)=48000(kJ?h-i)21Q4.18x105&=7—0-r= =8.71(-W) 48000s5.在溫度308K下的PS-環(huán)己烷。溶劑，當(dāng)溶液濃度為°=7.36x10-3kgL,其滲透壓為4.3Pa,試根據(jù)Flory-Huggins溶液理論求此溶液的第二Virial系數(shù)B*、Flory-Huggins相互作用參數(shù)X、PS的505和PS