化工熱力學(xué)考試題(卷)(附答案解析)

西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院（2017）/（2018）學(xué)年第2學(xué)期試題單〈A卷〉課程名稱：化工熱力學(xué)專業(yè)班級(jí)： 命題教師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)：考試時(shí)間： 月 日一、單選題 ( 每題2分，共15題，共30分，下列各小題備選答案中只有一個(gè)符合題意的答案。多選、錯(cuò)選、不選均不得分 )對(duì)于化工熱力學(xué)的核心問(wèn)題，以下表達(dá)最正確的是（A.熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算、物性參數(shù)的測(cè)量B.能量的合理利用、過(guò)程方向性和限度C.用能過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性D.相平衡或過(guò)程的方向與限度純物質(zhì)V圖臨界等問(wèn)線上臨界點(diǎn)的特性是（。(pV

T

0,(2pV2

0TTc

(pV

T

0,(2pV2

0TTccC.(p) 0,(2p) 0 D.(p) 0,(2p) 0ccVTTc

V2

TTc

VTT

V2

TTcT溫度下的過(guò)熱蒸汽的壓力（。B.<=4.(p/v)T

(T/p)(S/T)s

等于（。

不能判斷S/V)S/V)TV/T)V/T)S

B.(p/T)p/T)Vp/T)V根據(jù)偏摩爾性質(zhì)的定義和特征，下列選項(xiàng)正確的是（。ln yiyln(yln(?),lnfi iyln(i

ln(

?),lnyiii

yln(fi)i yiln

yln(?),lnfi i

yln(ii yiln yi

ln(

?),lnyiii

yln(f?)i關(guān)于理想溶液的物理特征說(shuō)法中，不正確的是（A.混合時(shí)沒(méi)有熵變，即B.分子結(jié)構(gòu)相似，大小一樣，分子間的作用力相同C.混合時(shí)沒(méi)有熱效應(yīng)D.混合時(shí)沒(méi)有體積效應(yīng)關(guān)于y定律，正確的是（。適合于理想溶液的溶質(zhì)和溶劑C.適合于稀溶液的溶質(zhì)組分

B.僅適合于溶質(zhì)D.階段適合于稀溶液的溶劑某封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一不可逆過(guò)程，系統(tǒng)所做功和排出的熱量分別為100kJ45kJ，問(wèn)系統(tǒng)的熵（。A.等于零 B.大于零C.小于零 D.不能確定過(guò)熱蒸汽通過(guò)絕熱可逆膨脹，對(duì)外做功為，過(guò)程的理想功是，則（。A.大于C.等于

B.WS小于WidD.不能確定單元操作的經(jīng)濟(jì)性分析中，功耗費(fèi)用和下列（）有關(guān)。A.損耗功 B.理想功C.環(huán)境溫度 D.有效能關(guān)于節(jié)流膨脹與做外功的絕熱膨脹的說(shuō)法，其中錯(cuò)誤的是（。A.在相同的條件下，絕熱膨脹比節(jié)流膨脹產(chǎn)生的溫度降大，且制冷量也大；B.絕熱作功膨脹和節(jié)流膨脹適用于任何氣體C.絕熱作功的膨脹主要用于大、中型設(shè)備，特別是用于深冷循環(huán)中D.節(jié)流膨脹在任何制冷循環(huán)中都使用。工作在-20℃和30℃之間的制冷機(jī)的最大制冷系數(shù)和工作在相同條件下的熱泵的最大制冷系數(shù)分別為（。A．5.06，6.06C.6.06，6.06

B.6.06，5.06D.5.06，5.06αβ兩相達(dá)到平衡，系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)表達(dá)錯(cuò)誤的是（。壓力相等C.溫度相等

B.逸度相等D.吉布斯自由能G相等有關(guān)平衡及平衡移動(dòng)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A.↑B.↓改變反應(yīng)物的濃度，平衡常數(shù)也隨之會(huì)改變數(shù)不變。關(guān)于相平衡，錯(cuò)誤的有（A.iiGibbs-Duhem方程來(lái)檢驗(yàn)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性二、填空題2 ( 每題3分，共10題，共30分 )偏心因子的定義（，其含義（。純物質(zhì)的臨界等溫線在臨界點(diǎn)的斜率和曲率均為零，數(shù)學(xué)上可以表示為（）和（。狀態(tài)方程）T的剩余焓和剩余熵分別（）和（。2時(shí)在描述--T關(guān)系時(shí)采用（，2時(shí)采用（）描述--T關(guān)系。（和（。1 二元混合物的焓的表達(dá)式為xxx，則H（，H（（由偏摩1 敞開體系中引起熵改變的原因有兩個(gè)：一是和環(huán)境進(jìn)行（；二是過(guò)程為（。合理用能原則有（ ）和（ ）e循環(huán)的四個(gè)過(guò)程：等壓加熱蒸發(fā)、絕熱膨脹做功過(guò)程（）和（。熱泵的作用是將（）提高到能夠被（），達(dá)到重新用于工業(yè)生產(chǎn)或人工取暖的目的。三、判斷分析題 ( 每題1分，共20題，共20分 )的摩爾體積，所以，理想氣體的壓縮因子。Virial系數(shù)，如、C，…是溫度和組成的函數(shù)。純物質(zhì)的三相點(diǎn)隨所處的壓力或溫度的不同而改變。用一個(gè)相當(dāng)精確的狀態(tài)方程，就可計(jì)算所有的均相熱力學(xué)性質(zhì)隨著狀態(tài)的變化。系統(tǒng)經(jīng)歷一絕熱可逆過(guò)程，其熵沒(méi)有變化。在同一溫度下，純物質(zhì)的飽和液體與飽和蒸汽Gibbs0（M是摩爾容量性質(zhì)。對(duì)理想溶液的某一容量性質(zhì)M，有Mi。10cm3的液體水與20cm330cm3。系統(tǒng)混合過(guò)程的性質(zhì)變化與該系統(tǒng)相應(yīng)的超額性質(zhì)是相同的。的過(guò)程。穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程的能量積累為零，熵的積累為零。Carnot任一實(shí)際過(guò)程進(jìn)行后，總有效能總是減小的。Rankine循環(huán)熱效率，可采取無(wú)限提高進(jìn)入透平機(jī)蒸汽的壓力和溫度。Rankine循環(huán)熱效率，可采取無(wú)限降低氣輪機(jī)的泛氣溫度。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)。Virial方程結(jié)合一定的混合規(guī)則后，也能作為EOS法計(jì)算氣液平衡的模型。和p對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)均有影響?；瘜W(xué)反應(yīng)的是該反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)。四、計(jì)算題(每題5分，共1題，共5分)lnf=A+Bx2-Cx2，式中A，B，C均為的函數(shù)，試確定的相應(yīng)關(guān)系式（二組分均以Lewis-Randall規(guī)則為標(biāo)準(zhǔn)逸度（x2lnγ2）五、計(jì)算題1(每題7分，共1題，共7分)逆卡諾（Carnot）循環(huán)供應(yīng)35kJ·s-130℃，而制冷溫度為-20℃，計(jì)算此制冷循環(huán)所消耗的功率以及循環(huán)的制冷系數(shù)。六、計(jì)算題2(每題8分，共1題，共8分)如圖所示，有人設(shè)計(jì)一種程序，使得每kg溫度為373.15K的飽和水蒸氣經(jīng)過(guò)一系列的復(fù)雜步驟后，能連續(xù)的向463.15K的高溫儲(chǔ)熱器輸送1900kJ的熱量，蒸汽最后在1.013×105Pa、273.15K時(shí)冷凝為水離開裝置。假設(shè)可以無(wú)限制取得273.15KK時(shí)的水蒸氣2676.17.3549kg-1·K-1；1.013×105273.15K的冷凝水：=0，=0（12）西南科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院（2017）/（2018）學(xué)年第2學(xué)期試題單〈A卷〉課程名稱：化工熱力學(xué)專業(yè)班級(jí)： 命題教師： 蔣琪學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)：考試時(shí)間： 月 日一、單選題1-5DABBC 6-10ACDCA11-15BADCD二、填空題216.

lgps

1， [lgps簡(jiǎn)單流) lgps(研究流)]17.

r0.7 r

r 0.7pV0；2pV20T,c TpV0；2pV20T,c T,c0普遍化維里方程；普遍化壓縮因子法過(guò)程的不可逆而引起的熵增加造成的；過(guò)程的熱損失所造成的H1x2H1x2；H22H1x11熱交換；非可逆過(guò)程按質(zhì)用能，按需用能等壓冷卻過(guò)程、絕熱壓縮過(guò)程低品位的能量；利用的較高溫度三、判斷分析題(此題無(wú)答案，學(xué)員可自由發(fā)揮，不可空題）三、判斷分析題(此題無(wú)答案，學(xué)員可自由發(fā)揮，不可空題）的摩爾體積，所以，理想氣體的壓縮因子。Virial系數(shù)，如、C，…是溫度和組成的函數(shù)。純物質(zhì)的三相點(diǎn)隨所處的壓力或溫度的不同而改變。用一個(gè)相當(dāng)精確的狀態(tài)方程，就可計(jì)算所有的均相熱力學(xué)性質(zhì)隨著狀態(tài)的變化。系統(tǒng)經(jīng)歷一絕熱可逆過(guò)程，其熵沒(méi)有變化。在同一溫度下，純物質(zhì)的飽和液體與飽和蒸汽Gibbs0（M是摩爾容量性質(zhì)。對(duì)理想溶液的某一容量性質(zhì)M，有Mi。10cm3的液體水與20cm330cm3。系統(tǒng)混合過(guò)程的性質(zhì)變化與該系統(tǒng)相應(yīng)的超額性質(zhì)是相同的。的過(guò)程。穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程的能量積累為零，熵的積累為零。Carnot任一實(shí)際過(guò)程進(jìn)行后，總有效能總是減小的。Rankine循環(huán)熱效率，可采取無(wú)限提高進(jìn)入透平機(jī)蒸汽的壓力和溫度。Rankine循環(huán)熱效率，可采取無(wú)限降低氣輪機(jī)的泛氣溫度。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)。Virial方程結(jié)合一定的混合規(guī)則后，也能作為EOS的模型。和p對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)均有影響。是該反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)。四、計(jì)算題解：由題意，存在nlnf=nA+nBx2-nCx2，即nlnf=nA+Bn2-nCn22/n，則根據(jù)偏摩爾性質(zhì)定義有：

f?ln1x1

(nlnfn1

]T,P,n2

ACx22(nlnf)ln2[

ABC(2

x2)x n2

T,P,n 2 22取Lewis-Randall規(guī)則為標(biāo)準(zhǔn)逸度，則 flim(1)eA;flim(2)eABC1 xx 2 xx而ln1

ln(

1 1 2 21f1fx1 1)Cx2;lnln(2 22fx2 2)Cx22所以GE/RT=x1lnγ1+x2lnγ2=Cx1x2五、計(jì)算題1q解：逆向Carnot循環(huán)的制冷系數(shù)： 0qC WS

TLT TLH LT T

253

5.06C T TH L

303253單位制冷劑耗功量：設(shè)制冷劑循環(huán)量為mkg·s-1，單位制冷劑提供的冷量為q0Qmq0

35kJs1Q q0mq0 0QC W mWs mWs sPmWT

Q0

355.06

6.92kJs16.92kWC2(363T3

)3(T3

283)解得：T3

315.5K六、計(jì)算題2分）273K（冷卻水的溫度，所以蒸汽得到了最大限度的利用。但這是蒸汽也不可能將全部熱量都輸向高溫?zé)嵩矗傆胁糠譄崃縌低了。由題知，蒸汽通過(guò)裝置能連續(xù)地向高溫傳熱Q1，飽和蒸汽經(jīng)過(guò)裝置這一系統(tǒng)，應(yīng)用穩(wěn)流過(guò)程熱力學(xué)第一定律關(guān)系式：H=Q-Ws。由于沒(méi)有軸功，即Ws=0，所以蒸汽經(jīng)過(guò)該裝置所放出的總熱量為Q=ΔH=H2-H1=Q高+Q低=0-2680