化工熱力學復習題及答案

《化工熱力學》課程模擬考試試卷A開課學院：化工學院，專業(yè):材料化學工程考試形式：所需時間：分鐘考生姓名：_學號：_班級：—任課教師：_題序一二三總分1234512得分評卷人一、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T,錯的寫F)(C)可以從容易獲得的物性數(shù)據(jù)(p、V、T、x)來推算較難測定的數(shù)據(jù)(H,U,S,G)。(D)可以解決由于p-V-T數(shù)據(jù)離散不便于求導和積分，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_0MilimMi(A)ixoi(B)HiUiPVi(C)理想溶液的ViVi,UiUi(D)理想溶液的SiSi,GiGi.剩余性質(zhì)MR的概念是表示什么差別的_0(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_0(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).關(guān)于化工熱力學研究內(nèi)容，下列說法中不正確的是()。(A)判斷新工藝的可行性(B)反應速率預測(C)化工過程能量分析(D)相平衡研究.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+Vdp⑻dH=SdT+Vdp(c)dH=SdT+Vdp(d)dH=TdSVdp.對1mol符合VanderWaalS犬態(tài)方程的氣體，有S(A)VTRVb(B)_SVTS(A)VTRVb(B)_SVTS(C)VTRVb(D)10.汽液平衡關(guān)系pyiSpiiXi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(C)理想氣體和理想溶液(D)理想溶液和非理想氣體11.在日條件下，高分子溶液中溶劑的熱力學性質(zhì)為零的是(A)11.在日條件下，高分子溶液中溶劑的熱力學性質(zhì)為零的是(A)過量偏摩爾混合熱—E——EH1(B)過量偏摩爾混合熱S1——E——E(C)過量化學位1E(D)過量偏摩爾熱力學能U112.在⑥條件下，高分子溶液的12.在⑥條件下，高分子溶液的Flory-Huggins相互作用參數(shù)x為_。x>0x<0x>0x<0(C)(C)X=0(D)X=1/2.當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：HQ雙，則該式對可逆與不可逆過程均適用。()P2…—WsVdp.工程上，制冷循環(huán)的實際軸功可按下式計算：sRP。().對絕熱混合過程，物系嫡變0ys0。().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)。().理想溶液i?.對二元溶液，溶液性質(zhì)M與其組份的偏摩爾性質(zhì)叫和M2之間的關(guān)系為_。.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下的剩余始和剩余嫡。已知丙烷的物性參數(shù)為：Tc369.8K、pc4.246Mpa、0.152。剩余始與剩余嫡的計算公式為:HRB(0)dB(0)B⑴dB⑴SRdB(0)dB⑴Pr-prRTTrdTrTrd「.RdTrdT「

B(0)0,08304I2B(1)0,1390472其中：Tr；「，「、P「分別為對比溫度和對比壓力。.在473K、5MPa下二元氣體混合物的逸度系數(shù)滿足下列關(guān)系：1nyiy2,H3H4405kJkg,試求該制冷循環(huán)中每kg氨的冷凍能y2,式中yi,y2為組分1和組分2的摩爾分率，試求？、。的表達式，并求出當,H3H4405kJkg,試求該制冷循環(huán)中每kg氨的冷凍能已知:?In?In已知:?In?In一PYi(nln)niT,p,nj[i]o題二、4小題附圖題二、4小題附圖S.已知環(huán)己烷(1)—苯酚(2)二元系統(tǒng)在144c的氣液平衡形成恒沸物，包沸物組成x1azy1az0，294。已知144c時物質(zhì)削&和蒸氣壓P：75.20kPa,p231,66kPa。該溶液的過量Gibbs函數(shù)GE與組成的關(guān)系為GE/RT由必，其中b僅是溫度的函數(shù)。求該二元系在x10，6時的平衡壓力及氣相組成，假設(shè)氣相近似為理想氣體。已知：①活度系數(shù)與過nGERTInini量偏摩爾Gibbs函數(shù)之間的關(guān)系為T,p,nj[i];②汽液相平衡關(guān)系符合關(guān)系ss式PP1X11P2X22[4,某冷凍裝置每小時必需獲得冷凍量Q04,1810kJh,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11已知各關(guān)鍵點的始值為H11450kJkg,H21570kJkg,

TOC\o"1-5"\h\z一--1-1力q。，氨的循環(huán)速率m/kgh,壓縮機所需的功Ws/kJh,制冷系數(shù)。已知制冷系數(shù)為Q01.W3.?-15.在溫度308K下的PS環(huán)己烷⑥溶齊1J,當溶液濃度為c7.3610對L，具滲透壓為4.3Pa試根據(jù)Flory-Huggins溶液理論求此溶液的第二Virial系數(shù)B2、Flory-Huggins相互作用參數(shù)、PS的PS和PS的分子量Mn。已知Virial方程為已知Virial方程為一*cRT1MnB2c相互作用參數(shù)與溶解度參數(shù)的關(guān)系為V()2312而，116.7Jcm,環(huán)己烷的摩爾體積為V108cm3三、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)％和第二Virial系數(shù)民來判斷溶劑優(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特征和形態(tài)是怎樣的？《化工熱力學》課程模擬考試試卷A（答案）開課學院：化工學院，專業(yè):材料化學工程考試形式：所需時間：分鐘考生姓名:_學號:班級：—任課教師：_題序一二三總分

1234512得分評卷人一、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T,錯的寫F).理想氣體的壓縮因子Z1,但由于分子間相互作用力的存在，實際氣體的壓縮因子(C)0(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.甲烷仇4-599MPa,處在工0.3時，甲烷的壓力為(C)0(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(B)0(A)可以解決由于實驗的p-V-T數(shù)據(jù)有限無法全面了解流體p-V-T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)(p、V、T、x)來推算較難測定的數(shù)據(jù)(H,U,S,G)。(D)可以解決由于p-V-T數(shù)據(jù)離散不便于求導和積分，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JD。M(A)limMM(A)x01(B)H?U?pV(C)理想溶液的ViVi,UiUi(D)理想溶液的SiS,GiGi.剩余性質(zhì)MR的概念是表示什么差別的(B)0(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TOC\o"1-5"\h\z.純物質(zhì)在臨界點處的狀態(tài)，通常都是(D)。(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).關(guān)于化工熱力學研究內(nèi)容，下列說法中不正確的是(B)。(A)判斷新工藝的可行性(B)反應速率預測(C)化工過程能量分析(D)相平衡研究.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)0(A)dH=TdS+Vdp(B)dH=SdT+Vdp(C)dH=SdT+Vdp(d)dH=TdSVdp.對1mol符合VanderWaalS犬態(tài)方程的氣體，有(A)。(A)b(B)VtVb(A)RSp(C)b(D)VtbV(C)s.汽液平衡關(guān)系叫Pi內(nèi)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.在日條件下，高分子溶液中溶劑的熱力學性質(zhì)為零的是(C)0(A)過量偏摩爾混合熱—E(A)過量偏摩爾混合熱—E——EH1(B)過量偏摩爾混合熱S1(C)過量化學位E(D)過量偏摩爾熱力學能U112.在日條件下，高分子溶液的12.在日條件下，高分子溶液的Flory-Huggins相互作用參數(shù)x為(D)。x>0x>0x<0(C)X=0(D)x(C)X=0.當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：HQWs,則該式對可逆與不

可逆過程均適用15.P2WSVdp工程上，制冷循環(huán)的實際軸功可按下式計算：S可逆過程均適用15.P2WSVdp工程上，制冷循環(huán)的實際軸功可按下式計算：S科o(F)16.對絕熱混合過程，物系嫡變&ys°。(T)17.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)。18.理想溶液i1,f：fiXi。.對二元溶液，溶液性質(zhì)M與其組份的偏摩爾性質(zhì)Mi和M2之間的關(guān)系為.節(jié)流過程為等始過程。可逆絕熱壓縮(膨脹)過程為等嫡過程。、計算題(50分，共5小題，每小題10分)1.試用普遍化Virial方程計算丙烷氣體在378K、1.試用普遍化的物性參數(shù)為:Tc369.8Kpc4.246MPa0.152剩余燎與剩余嫡的計算公式為:HRRTPrB⑼dB⑼T的物性參數(shù)為:Tc369.8Kpc4.246MPa0.152剩余燎與剩余嫡的計算公式為:HRRTPrB⑼dB⑼TrdTrB⑴

TrdB⑴

dTrSRRPrdB⑼

dTrdB⑴

dTr其中:0.4220.083Tr1"0.1390.172T4.2

rTr、5分別為對比溫度和對比壓力。解.TrT/Tc378/369.81.022prp/pc0.507/4.2460.119dB⑼dTr0.6750.675TrdB⑼dTr0.6750.675Tr2.61.0222.60.638dB(1)dTr0.7220.722Tr5.21.0225.20.6452.在473K、5MPa下二元氣體混合物的逸度系數(shù)滿足下列關(guān)系：1n%丫21丫2,式中％,y2為組分1和組分2的摩爾分率，試求？、？2的表達式，并求出當％0.-?2y3時的？、-?2y3ln?3Jn,為多少？已知：T,p,nj[i]0,Qi/明）nIn(n明）解：nln,(nln)1ni3(nln)2y2ln3T,pgy；(12y2)T,p,n1I旦,(ipyi1,2)，因此？py〔e2y3?py2ey12(12y2)p=5MPa,p=5MPa,y1_2053___0.5e.3.21MPa3.已知環(huán)己烷（1）—苯酚（2）二元系統(tǒng)在144c的氣液平衡形成恒沸物，包沸物組成xx1azy；z0.294已知144c時物質(zhì)的夕&和蒸氣壓p；75.20kpa,p231.y20.5y20.5時，f1py〔e的過量Gibbs函數(shù)GE與組成的關(guān)系為GE/RTBx1x2,其中B僅是溫度的函數(shù)。求該二元系在x10.6時的平衡壓力及氣相組成，假設(shè)氣相近似為理想氣體。已知：①活度系數(shù)與過量偏摩爾Gibbs函數(shù)之間的關(guān)系為s式pp1x1s1P2X22。lninGERTni丁——、，一…、，一「PW］；②汽液相平衡關(guān)系符合關(guān)系nGE解：玉TB獨n，則:(nGE/RT)

nBx2lnT,p,n2由氣液相平衡關(guān)系”isPiXi及恒沸點關(guān)系(nGE/RT)Bx12n2T,p,n1B(x2x；)ln涯75.20,解得B2.1當X120.4ln12.1x2ln2一2一22.1x12.10.4azXiazy知:az1az2sP2sp1,代入數(shù)據(jù)得:2.10.620.75610.47.同理,0.33620.715題二、4小題附圖4.題二、4小題附圖4.某冷凍裝置每小時必需獲得冷凍量Q04.18105kJh-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)鍵點的始值為H11450kJkg-1,H21570kJkg-1,-1,H3H4405kJkg,試求該制冷循環(huán)中每kg氨的冷凍能-1-1力q0,氨的循環(huán)速率m/kgh，壓縮機所需的功Ws/kJh,制冷系數(shù)已知制冷系數(shù)為QoWsm44」8105400kgh-1解：H1H414504053-15.在溫度308K下的PS環(huán)己烷⑥溶齊1J,當溶液濃度為c7.3610對RT1678.3143080.5M.RT1678.3143080.5M.,,108二、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解答：在⑥溫度下，高分子溶液的過量化學位為零，是高分子理想溶液。亦即⑥溶液的情試根據(jù)Flory-Huggins溶液理論求此溶液的第二Virial系數(shù)B2、Flory-Huggins相互作用參數(shù)PS的PS和PS的分子量Mn。已知Virial方程為已知Virial方程為cRT1MnB2c相互作用參數(shù)與溶解度參數(shù)的關(guān)系為V1()231231RT1,116.7Jcm,環(huán)己烷的摩爾體積為況，此時高分子“鏈段”間與高分子“鏈段”與溶劑分子間的相互作用抵消，高分子處于>0=0<