化工热力学习题集(附答案)

二氧化碳 1670 乙烯 11550 硫化氢 550 氧气 44380

A 氦气 B二氧化碳 C.乙烷 D.甲烷 16.下列哪个条件不符合蒸汽压缩制冷循环制冷剂的选择要求( )。

A. 沸点低 B. 冷凝压力低 C. 汽化潜热大 D. 较低的临界温度 17.在T-S图上,绝热可逆过程工质的状态总是沿着 进行的。

A.等焓线; B.等熵线; C.等干度线 ; D.等压线。 18.关于做功和加热本领的描述,不正确的是( ) A.压力相同,过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。 B.温度相同,高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。 C.温度相同,高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强。

D.放出的热相同,高温高压蒸汽的作功本领比低温低压蒸汽的大。

二、填充题(每空1分,共15分)

1.纯物质 P-V图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 __________。 2.剩余性质是指在相同的温度和压力下 与 热力学性质之差。 3.溶液中组分i的活度系数的定义是 ?i =________________________。

4.高温热源(温度为T1)与低温热源(温度为T2)构成的热机的最大热机效率

??_______________。

5.某高温高压气体(焓值为H1,熵值为S1)做功后其焓值变为H2,熵值变为S2,环境温

度为T0,则该过程的理想功Wid?_____________ ;有效能变化

?Ex?____________ _ 。

6.检验汽液平衡数据可靠性的基本公式为 方程。 7.稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。

8.理想功是指体系的状态变化在一定的环境条件下,按 过程进行时所产生的

最大功或必须消耗的最小功。

9.在相同始态与相同终态压力下,等熵膨胀引起的温度降低比等焓膨胀的引起的温度降低

要 。

10.在真实气体混合物P→0时,组分i的逸度系数?i等于 。

11.Wilson提出的G模型是以 溶液为基础,并用局部体积分率代替总体

E

?平均体积分率而得来的。

12.真实气体混合物的PVT性质=纯气体的PVT关系式+ 规则。 13.三参数对比状态原理中,三参数是指 。

三、判断题(请在正确的题后括号内画“√”,错误的画“×”)

1.维里系数的物理意义是代表物质极性的大小。 ( ) 2.对于理想混合物,?H,?G,?V均为零。 ( )

3.对于二元混合物体系,当在某浓度范围内组分2符合Henry规则,则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall规则。 ( )

4.蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀,体系和环境总的火用是守恒的,总的火无是守恒的。( )

?v?f?l,fv?fl,fv?fl。 ( ) 5.混合物体系达到汽液平衡时,总是有fiiii四、简答题

1.写出①稳定流动系统热力学第一定律的一般形式;②当流体流经泵和③流经换热器时系统热力学第一定律的简化形式。

2.完成相平衡体系求解过程框图。假设体系为部分理想系,已知总压及液相各组成,求该体系温度及汽相组成(ξ为某一有限小数)。

?? ,饱和蒸汽中纯组分i的逸度系数?? 解:汽相中组分i分逸度系数?iiVS

No,重新调整 已知P,xi 假设: 计算: 计算: 公式: Yes ?y-1

i?1??输出T,yi

五、计算题

1.( 10分) 6.0MPa,400℃的过热蒸汽(H1=3174 kJ·kg,S1=6.535 kJ·kg·K)在稳流过程中经透平膨胀到0.004MPa、干度x=0.9。(已知0.004 MPa下Hg=2554 kJ·kg,Sg=8.4808 kJ·kg·K,HL=120 kJ·kg,SL=0.4177 kJ·kg·K)。T0=298K。 (1)如该透平是绝热的,求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η 。 (2)如该透平的热损失为5 kJ·kg

-1汽

-1

-1

-1

-1

-1

-1-1

-1

终态不变。求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η 。

2.( 8分)在298K和0.1MPa下二元系焓变

?H?20.9x1x2(2x1?x2) 已知 H1?418J/mol x为摩尔分数 以T,p 下纯组分焓为基准,

H2?627J/mol??求:(1)?H1,?H2; 2)无限稀释偏摩尔值?H1?,?H2; (3)H1?,H2

3.( 8分)某二元溶液,Lewis-Randall 规则标准态的超额Gibbs自由能可由下式给出: 两纯组元逸度分别为f1*和f2,单位为Pa, GE:J?mol?1, ?为常数,GE/RT??x1x2 式中:

T :K, 求:以Lewis-Randall 规则为标准态的活度系数?1与?2的表达式。

S4、( 14分)纯液体A与B形成部分理想体系,在90℃时蒸气压力为PA?800mmHg,22,ln?B?xA,问: PBS?600mmHg,液相活度系数ln?A?xB*(1)与30%(mol)A及70%(mol)B的液相混合物平衡的蒸汽总压为多少? (2)能否生成共沸物?如生成的话,恒沸点是最高点还是最低点?为什么?

2(3)如已知ln?A?6?xB,导出ln?B的组成函数表达式

模拟题九

一. 选择正确答案并简要说明为什么

1. 某人计算真实气体的自由焓时认为:

( a ) G=G*?GR; (b)G=G*?GE; ( c ) G=G??G.

2. 某流体在稳流装置内经历一个不可逆过程,所需要的功为 10KJKg-1,得到的热

量为30KJKg-1。试问流体的熵变: (a)为负; ( b)为正; ( c) 可正、可负。 3. 若始、终状态及环境温度T0一定,理想功Wid:

(a) 等于可逆轴功;(b)是完全可逆功;(C)等于始终状态间的火用 变化的绝

对值。 4. 甲烷气(视为真实气体)由状态T1、P1节流膨胀至T2、P2,其: (a)?S?0; ( b) ?H=0; ( c) ?G=0。

*二. 简答题

1. 以二元溶液为例,写出三种计算偏摩尔性质的方法,要求写出详细计算方法,步

骤或所需的公式。

2. 写出开系稳流过程的热力学第一定律表达式,并举一应用实例。

三.证明题

某二元溶液的偏摩尔焓可由如下方程表示:

2 H1?H1?Bx2?A 2 H2?H2?Bx1?A

式中:H1、H2分别为纯组分1和2的焓,A、B是温度和压力的函数; 问:从热力学角度考虑该对方程是否合理?

四.计算题

1. 今有压力为10Mpa、温度400℃的过热蒸汽,经汽轮机绝热膨胀,乏气为0.2 Mpa 的

饱和蒸汽,蒸汽有关数据为:

H S

状态 KJ/Kg KJ/Kg·K

3093 6.207 10Mpa、400℃过热蒸汽

0.2Mpa饱和蒸汽

2707

7.127

① 试计算上述过程产生的轴功Ws; ② 过程的火用 和火无的变化值?Ex、?AN; ③ 过程的理想功Wid和损耗功WL。

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