0化工熱力學(xué)B卷知識(shí)資料王佟玥編輯

千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯華東理工大學(xué)20-20學(xué)年第學(xué)期《化工熱力學(xué)》課程模擬考試試卷B(答案)開課學(xué)院：化工學(xué)院，專業(yè)：化學(xué)工程與工藝考試形式：閉卷所需時(shí)光：120分鐘（王佟玥編輯收拾，對(duì)錯(cuò)誤的細(xì)節(jié)保留愿意學(xué)習(xí)更正的態(tài)度，未經(jīng)允許不允許轉(zhuǎn)發(fā)）一、是非題（共24分，每小題2分，對(duì)的打√，錯(cuò)的打×）1.純物質(zhì)由蒸汽變成固體，必須經(jīng)過液體。（×）純物質(zhì)可以直接從蒸汽變成固體，不用非得經(jīng)過液體狀態(tài)；純物質(zhì)從蒸汽變成液體，不一定要經(jīng)過冷凝的相變化過程，可以通過超臨界流體區(qū)發(fā)成此變化。2.純物質(zhì)逸度的殘破定義是，在等溫條件下，。（×）理想氣體的逸度等于壓力。逸度的物理意義：表征體系的逃逸趨勢(shì)，矯正壓力，單位與壓力一毛一樣。逸度的推導(dǎo)條件是等溫條件。理想氣體的逸度系數(shù)為1，實(shí)際氣體逸度系數(shù)是溫度、壓力的函數(shù)，可以大于、小于、等于1。逸度和逸度系數(shù)分為三個(gè)層次，純物質(zhì)、混合物中一種組分、混合物。氣液兩相處于平衡時(shí)，飽和蒸汽的逸度和飽和液體的逸度相等。純物質(zhì)逸度的定義或者填一個(gè)條件——（P57-3.6的內(nèi)容）3.符合熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)一致性校驗(yàn)的數(shù)據(jù)一定是可靠的。（×）熱力學(xué)一致性也就是應(yīng)滿意熱力學(xué)普遍性邏輯。熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)主要應(yīng)用于汽液平衡檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定殘破的T、P、x、y汽液平衡數(shù)據(jù)時(shí),產(chǎn)生的測(cè)定誤差可能是多方面的,在一定程度上也是不可徹低避免的,這就要求測(cè)定者和使用者都要判斷所測(cè)各組汽液平衡數(shù)據(jù)的可靠性。從熱力學(xué)的角度分析,任一物系的T、P、x、y之間都不是徹低自立的,它們受相律的制約?；疃认禂?shù)最便于聯(lián)系T、P、x、y值,需要用Jibbs—Duhem方程的活度系數(shù)形式來檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量,這種主意稱為汽液平衡數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)。熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)最常用的主意為積分檢驗(yàn)法(面積檢驗(yàn)法).4.對(duì)理想溶液來說，混合性質(zhì)和過量性質(zhì)是一致的。（×）真切氣體——剩余性質(zhì)；真切溶液——超額性質(zhì)（過量性質(zhì)）。以上三個(gè)狀態(tài)函數(shù)中，過量性質(zhì)和混合性質(zhì)是一樣的。與熵值有關(guān)的，G、S、A三個(gè)函數(shù)5.因(或活度系數(shù))模型是溫度和組成的函數(shù)，故理論上與壓力無關(guān)。(×)化學(xué)熱力學(xué)中處理非理想溶液的一個(gè)重要物理量。理想溶液中某一組分i的化學(xué)勢(shì)可以表示為μi=μi0+RTlnxi，其中μi0為純液體組分i的化學(xué)勢(shì)，xi為摩爾分?jǐn)?shù)。對(duì)于普通的溶液中組分i的化學(xué)勢(shì)，可以用類似形式的表示式，μi=μi0+RTlnai。其中ai稱為組分i的活度。它是溫度、壓力和濃度的函數(shù)。對(duì)于理想溶液，顯然ai=xi。對(duì)于非理想溶液，令ai=γixi，這里γi稱為組分i的活度系數(shù)(activitycoefficient)，也與溫度、壓力及濃度有關(guān)。用活度系數(shù)表示，μi=(μi0+RTlnxi)+RTlnγi。括號(hào)中為理想溶液中i組分化學(xué)勢(shì)，因此一切與理想性的偏差均在活度系數(shù)γi中顯現(xiàn)。因?yàn)閷?shí)際溶液與理想溶液行為有偏差，因而引進(jìn)了活度的概念?；疃瓤梢援?dāng)作實(shí)際溶液對(duì)理想溶液的校正濃度，所以活度偶爾也叫作有效濃度。實(shí)際溶液的濃度乘上一個(gè)校正項(xiàng)(稱為活度系數(shù))就得到活度。低壓下，溶液的過量吉布斯自由能是溫度和組成的函數(shù)。6.在二元系統(tǒng)的汽液平衡中，若組分1是輕組分，組分2是重組分，則，。 （×）7.在同一溫度下，純物質(zhì)的飽和液體與飽和蒸汽的Gibbs函數(shù)相等。（√）8.對(duì)于理想溶液，i組分在溶液中的逸度系數(shù)和i純組分的逸度系數(shù)相等。（√）9.能量平衡關(guān)系對(duì)任何系統(tǒng)、任何過程均適用。(×)10.可逆過程的有效能守恒。（√）有效能具有以下特性：按照熱力學(xué)第一定律，在一切過程中，有效能和無效能的總量不變；②按照熱力學(xué)第二定律，天然界中一切過程都是具有方向性和不可逆性的，同樣有效能的變化也具有方向性和不可逆性：在可逆過程中，有效能守恒；在不可逆過程中，因?yàn)橛行芟驘o效能轉(zhuǎn)化，有效能不斷減少。由過程不可逆性引起的有效能轉(zhuǎn)化為無效能的損失，稱為有效能損失。有效能效率也稱熱力學(xué)效率，是過程熱力學(xué)完美程度的一種量度，因而也是過程用能好壞的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。按照效率的普遍定義：有效能效率＝有效能效益／有效能消耗有效能消耗＝有效能效益＋有效能損失11.合理用能的總則是按質(zhì)用能，按需供能。（√）12.化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由焓變化可以用來判斷反應(yīng)舉行的方向。(×)吉布斯自由能隨溫度和壓強(qiáng)變化很大。為了求出非標(biāo)準(zhǔn)情況下的吉布斯自由能，可以使用范特霍夫等溫公式：ΔG=ΔG0+RT·lnQ其中，ΔG0是同一溫度、標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下的吉布斯自由能，R是氣體常數(shù)，Q是反應(yīng)熵。溫度的變化在ΔG0的使用上表現(xiàn)出來，不同的溫度使用不同的ΔG0。非標(biāo)準(zhǔn)情況的ΔG0需要通過定義式（即吉布斯等溫公式）計(jì)算。壓強(qiáng)或濃度的變化在Q的表達(dá)上表現(xiàn)出來。二、單項(xiàng)挑選題（共20分，每小題2分）1.下列方程中不是活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式為（D）。(A)VanLaar方程(B)Wilson方程(C)NRTL方程(D)理想氣體狀態(tài)方程P101-4.9活度系數(shù)模型一節(jié)看看標(biāo)題2.從工程實(shí)際出發(fā)，合理用能分析的實(shí)質(zhì)是（B）。(A)損耗功最小(B)過程是否最經(jīng)濟(jì)(C)能耗最小(D)理想功最小3.溫度為T下的過熱純蒸汽的壓力p（A）。(A)小于該溫度下的飽和蒸汽壓(B)大于該溫度下的飽和蒸汽壓(C)等于該溫度下的飽和蒸汽壓(D)以上說法都不對(duì)飽和蒸汽升溫或者降壓就變成了過熱蒸汽4.Gibbs函數(shù)變化與p-V-T關(guān)系為，則的狀態(tài)應(yīng)該為（C）(A)T和p下純理想氣體(B)T和零壓下的純理想氣體(C)T和單位壓力下的純理想氣體(D)以上說法都不對(duì)5.一定T、p的二元等物質(zhì)量的混合物，其組分逸度系數(shù)分離為，，已知，則混合物的逸度系數(shù)為（B）。(A)；(B)；(C)；(D)6.下列偏導(dǎo)數(shù)中，偏摩爾量的準(zhǔn)確表達(dá)是：（A）(A)；(B)；(C)；(D)7.氣液平衡計(jì)算關(guān)系式，(i=1,2,…,N)，當(dāng)氣體為理想氣體，液相為非理想溶液時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為（D）。(A)(B)(C)(D)8.某流體在穩(wěn)流裝置內(nèi)經(jīng)歷一個(gè)不可逆絕熱過程，所產(chǎn)生的功為24kJ，試問流體的熵變（B）。(A)小于零(B)大于零(C)等于零(D)說不清晰可逆絕熱Q=0,△S’=0，但本題是不可逆絕熱，不可逆△S＞△S’，△S＞0某封閉體系經(jīng)歷一可逆過程。體系所做的功和排出的熱量分離為15kJ和5kJ。過程是可逆過程，直接用可逆熱除以溫度就是熵變，該過程為放熱，Q＜0，△S＜0某封閉體系經(jīng)歷一不可逆過程。體系所做的功和排出的熱量分離為15kJ和5kJ。過程是不可逆過程，設(shè)△S為可逆狀態(tài)下的熵變，可知△S’＞△S，但詳細(xì)△S’正負(fù)不能決定，因?yàn)槭寄B(tài)未知某流體在穩(wěn)流裝置內(nèi)經(jīng)歷一不可逆過程。加給裝置的功為25kJ，從裝置帶走的熱（即流體吸熱）是10kJ。穩(wěn)定流，吸熱，不可逆，Q＞0，△S＞09.穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量累積為零，熵的累積則（D）。(A)大于零；(B)不決定；(C)小于零(D)等于零10.容器中開始有物質(zhì)的量為mol的水蒸氣，當(dāng)按反應(yīng)分解成為氫氣和氧氣的反應(yīng)進(jìn)度為時(shí)，氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)為(C)（已知：）(A)(B)(C)(D)三、計(jì)算題（共50分）1．（8分）用SRK方程計(jì)算3.76MPa、353K下氨的氣相摩爾體積。已知：(1)SRK方程為，其中：。(2)可供參考的迭代計(jì)算式為：，初值可選用理想氣體計(jì)算。(3)氨的臨界參數(shù)為：，，解：取為初值，得，，，，，，，已收斂，即2．（8分）25℃和0.1MPa下組分1和組分2形成溶液，其體積可由下式表示：，式中為組分1的摩爾分?jǐn)?shù)。試求：（1）的表達(dá)式；（2）的值。已知：二元系統(tǒng)的偏摩爾量和摩爾量之間的關(guān)系可寫為：，。解：（1）按照（2）或：得：3．（12分）對(duì)于組分A、B組成的二元溶液，汽相可看作理想氣體，液相為非理想溶液，溶液的過量Gibbs自由焓與組成的關(guān)系可表示為：。已知300K下。試求：該溫度下當(dāng)液相組成為xA=0.2時(shí)的汽相組成和壓力。假設(shè)此系統(tǒng)符合低壓下汽液平衡關(guān)系(i=1,2)。(已知：活度系數(shù)為的偏摩爾量，即滿意關(guān)系式)。解：由又則：（12分）某換熱器徹低保溫，熱流體的流量為，進(jìn)出換熱器時(shí)的溫度分離為150℃、35℃，其恒壓比熱容為，冷流體進(jìn)出時(shí)的溫度分離為25℃、110℃，其恒壓比熱容為。試計(jì)算此換熱器的損耗功。已知大氣溫度為25℃，氣體按理想氣體近似計(jì)算。已知：穩(wěn)流過程的熱力學(xué)第一定律；熱力學(xué)第二定律；損耗功，理想氣體的焓變和熵變計(jì)算式分離為：，。解：取換熱器為系統(tǒng)，按照熱力學(xué)第一定律知：因?yàn)?，所以（徹低保溫，而且無軸功輸出）即：解得熱流體：冷流體：按照熱力學(xué)第二定律知：，∵Q=0，5、（10分）某蒸汽壓縮制冷循環(huán)，制冷量，蒸發(fā)室溫度為-10℃，若冷凝器用水冷卻，冷卻水進(jìn)口溫度為8℃，循環(huán)水量無限大，請(qǐng)?jiān)O(shè)