熱力學(xué)參考題目等

一、判斷題，并分析其原因。當(dāng)n摩爾氣體反抗一定的壓力做絕熱膨脹時(shí)，其內(nèi)能總是減少的。（寸）解釋?zhuān)航^熱：Q=0；反抗外壓作功：W<0；AU=Q+W=W<0o理想氣體的熵和吉氏函數(shù)僅是溫度的函數(shù)。（x）解釋?zhuān)豪硐霘怏w的熵和吉氏函數(shù)不僅與溫度有關(guān)，還與壓力或摩爾體積有關(guān)。二階舍項(xiàng)維里方程可用于計(jì)算純物質(zhì)的逸度系數(shù)。 （寸）解釋?zhuān)憾A舍項(xiàng)維里方程可以適用于壓力不高的氣體的pVT關(guān)系計(jì)算，由于逸度系數(shù)的計(jì)算需要使用相應(yīng)條件下的狀態(tài)方程，因此二階舍項(xiàng)維里方程可以用于壓力不高（小于1.5MPa）情況下的純物質(zhì)逸度系數(shù)的計(jì)算。封閉體系的1mol氣體進(jìn)行了某一過(guò)程，其體積總是變化著的，但是初態(tài)和終態(tài)的體積相等，初態(tài)和終態(tài)的溫度分別為T(mén)i和T2,則該過(guò)程的腮fdT;同樣，對(duì)于初、終態(tài)壓力相等的過(guò)程TVTOC\o"1-5"\h\z有AH=iT2CdT。 （寸）Tp解釋?zhuān)籂顟B(tài)函數(shù)的變化僅決定于初、終態(tài)與途徑無(wú)關(guān)。在壓力趨于零的極限條件下，所有的流體將成為簡(jiǎn)單流體。 （x）解釋?zhuān)汉?jiǎn)單流體系指一類(lèi)非極性的球形流體，如Ar等，與所處的狀態(tài)無(wú)關(guān)。當(dāng)壓力大于臨界壓力時(shí)，純物質(zhì)就以液態(tài)存在。 （x）解釋?zhuān)喝魷囟纫泊笥谂R界溫度時(shí)，則是超臨界流體。當(dāng)壓力趨于零時(shí)，M（T,p）-Mig（T,p）三0（M是摩爾性質(zhì)）。 （x）解釋?zhuān)寒?dāng)M=V時(shí)，不恒等于零，只有在7=乙時(shí)，才等于零。B質(zhì)的變化。 （x）由于偏離函數(shù)是在均相體系中引出的概念，故我們不能用偏離函數(shù)來(lái)計(jì)算汽化過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)的變化。 （x）M*2,P)-M?,P) ］「 ］「 ］解釋?zhuān)篢,P)-MigT,P)-Mt,P)-MigT,P義^MigT,P)-MigT,P/

22 20 11 10 20 10解釋?zhuān)河梢粋€(gè)優(yōu)秀的狀態(tài)方程，就可以計(jì)算所有的均相熱力學(xué)性質(zhì)隨著狀態(tài)的變化。（x）解釋?zhuān)哼€需要CG）模型。混合物體系達(dá)到汽液平衡時(shí)，總是有f=f,fv=fl,fv=flo（x）I I I I解釋?zhuān)簝上嘀薪M分的逸度、總體逸度均不一定相等。二元溶液的Henry常數(shù)只與T、P有關(guān)，而與組成無(wú)關(guān)，而多元溶液的Henry常數(shù)則與T、P、組成都有關(guān)。（寸）解釋?zhuān)阂騂1,解釋?zhuān)阂騂1,Solvent(f、=limxMx因?yàn)?，二元體系，氣《時(shí)，％T1,組成已定。(x)熱溫熵T即過(guò)程的熵變。(x)解釋?zhuān)哼^(guò)程熵變的定義為AS=，可逆，即可逆過(guò)程的熱溫商才是熵變。因?yàn)镚E（或活度系數(shù)）模型是溫度和組成的函數(shù)，故理論上yi與壓力無(wú)關(guān)。（x）解釋?zhuān)豪碚撋鲜荰，P，組成的函數(shù)。只有對(duì)低壓下的液體，才近似為T(mén)和組成的函數(shù)。不可逆過(guò)程一定是自發(fā)的，自發(fā)過(guò)程一定是不可逆的。 （x）解釋?zhuān)鹤园l(fā)過(guò)程一定是不可逆的，但不可逆過(guò)程不一定是自發(fā)的。例如：理想氣體的等外壓壓縮就不是自發(fā)過(guò)程，但是不可逆過(guò)程。Ge>0,則溶液屬于負(fù)偏差溶液。 （x）Ge>0,則y,>1,溶液屬于正偏差溶液。凡是體系的溫度升高時(shí)，就一定吸熱，而溫度不變時(shí)，則體系既不吸熱也不放熱。（x）解釋?zhuān)旱葴氐葔旱南嘧兓蚧瘜W(xué)變化始、終態(tài)溫度不變，但有熱效應(yīng)。氣體的絕熱壓縮，體系溫度升高，但無(wú)吸收熱量。由于分子間相互作用力的存在，實(shí)際氣體的摩爾體積一定小于同溫同壓下的理想氣體的摩TOC\o"1-5"\h\z爾體積，所以，理想氣體的壓縮因子Z=1，實(shí)際氣體的壓縮因子Z<1。 （x）解釋?zhuān)喝鐪囟却笥贐oyle溫度時(shí)，Z>1二階舍項(xiàng)維里方程可用于計(jì)算純物質(zhì)的逸度系數(shù)。 （寸）解釋?zhuān)憾A舍項(xiàng)維里方程可以適用于壓力不高的氣體的pVT關(guān)系計(jì)算，由于逸度系數(shù)的計(jì)算需要使用相應(yīng)條件下的狀態(tài)方程，因此二階舍項(xiàng)維里方程可以用于壓力不高（小于1.5MPa）情況下的純物質(zhì)逸度系數(shù)的計(jì)算。體系經(jīng)過(guò)一絕熱可逆過(guò)程，其熵沒(méi)有變化。 （寸）解釋?zhuān)?^=07=°\）因?yàn)镚E（或活度系數(shù)）模型是溫度和組成的函數(shù)，故理論上匕與壓力無(wú)關(guān)。（x）解釋?zhuān)豪碚撋鲜?,P，組成的函數(shù)。只有對(duì)低壓下的液體，才近似為7和組成的函數(shù)。體系混合過(guò)程的性質(zhì)變化與該體系相應(yīng)的超額性質(zhì)是相同的。 （x）解釋?zhuān)篤，H，U，Cp,^的混合過(guò)程性質(zhì)變化與該體系相應(yīng)的超額性質(zhì)是相同的，對(duì)S，G，A則不相同。符合Henry規(guī)則或者Lewis-Randall規(guī)則的溶液一定是理想溶液。（x）解釋?zhuān)阂訦enry定律為基準(zhǔn)和以L(fǎng)ewis-Randall規(guī)則為基準(zhǔn)的溶液不一定是理想溶液。TOC\o"1-5"\h\z不可逆過(guò)程一定是自發(fā)的，自發(fā)過(guò)程一定是不可逆的。 （x）解釋?zhuān)鹤园l(fā)過(guò)程一定是不可逆的，但不可逆過(guò)程不一定是自發(fā)的。例如：理想氣體的等外壓壓縮就不是自發(fā)過(guò)程，但是不可逆過(guò)程。無(wú)論流體的溫度高于或低于環(huán)境溫度，其有效能均為正。 （寸）根據(jù)熱力學(xué)原理，一切不平衡狀態(tài)均走向平衡，可以作功。因此所有偏離環(huán)境溫度的狀態(tài)應(yīng)具有正的有效能?？藙谛匏龟P(guān)于熱力學(xué)第二定律的描述是“熱不可能自動(dòng)地從低溫物體傳給高溫物體”，說(shuō)明了熱傳導(dǎo)過(guò)程由高溫向低溫這種自發(fā)傾向的不可逆性。 （寸）解釋?zhuān)赫f(shuō)明了過(guò)程發(fā)生的可能性問(wèn)題，與熱力學(xué)第一定律一起，共同決定著自然界發(fā)生的可能性問(wèn)題。二、選擇題對(duì)于內(nèi)能是體系的狀態(tài)的單值函數(shù)概念的正確理解是（ABD）。體系處于一定的狀態(tài)，具有一定的內(nèi)能；對(duì)應(yīng)于某一狀態(tài)，內(nèi)能只能有一數(shù)值，不能有兩個(gè)以上的數(shù)值；狀態(tài)發(fā)生變化，內(nèi)能也一定跟著變化；對(duì)應(yīng)于一個(gè)內(nèi)能值，可以有多個(gè)狀態(tài)。下列各式中，不受理想氣體條件限制的是（A）。A.AH=國(guó)+pNV；B.%廣R；C.pVT=常數(shù)；D.W=nRTln（匕/匕）

3.封閉體系中的1mol理想氣體由T1、p1和V1可逆地變化至p2(p2>pi)，過(guò)程的W=-RTln(P\/p2),則此過(guò)程為(AB)。絕熱過(guò)程；D吸熱過(guò)程A放熱過(guò)程；B絕熱過(guò)程；D吸熱過(guò)程目前存在的氣體狀態(tài)方程有：理想氣體狀態(tài)方程、維里方程、立方型方程和多參數(shù)方程。那么卜面哪個(gè)方程不屬于維里方程(ABD_RT a(T卜面哪個(gè)方程不屬于維里方程(ABD_RT a(T)AP—V-b—V(V+b)')。B._RTaP~V- T0.5V（V+b）；5.pV BCC.z=」=1++——+；RT VV2如下熱力學(xué)式子正確的是（ABCD）D.RTap— —V-bV2[IS\CC.|—I—-V；D.（IT） T6.下面式子不正確的是：（B）A. AV —Ve=AVe ；b. AM =2GG； C. AH —He—AHe； d.阮—Ue=AUeHenry規(guī)則適用于(C)。A.適用于稀溶液的溶質(zhì)和溶劑；B.僅適用于溶質(zhì)組分；C.適用稀溶液的溶質(zhì)組分； D.階段適用于稀溶液的溶劑。(1)孤立體系的熵永遠(yuǎn)增加。在絕熱的條件下，趨向平衡的過(guò)程中，體系的熵增加。孤立體系的熵永不減少。可用體系的熵函數(shù)的增加或不變來(lái)判斷過(guò)程是否可逆。上述表述中全部正確的是(C)。(1)孤立體系的自發(fā)過(guò)程向著熵值增大的方向進(jìn)行，直到體系的熵具有極大值(dS=0)時(shí)達(dá)到平衡態(tài)。(4)熵增原理必須在孤立體系或絕熱體系中應(yīng)用。A.(1)(4)； B.(2)(4)； C.(2)(3)；D.(1)(2)。理想氣體流過(guò)可逆絕熱壓縮機(jī)，其參數(shù)變化為(A)。AAT=0,AS=0；BAT=0,AS>0；CAT主0,AS>0；DAT=0,AS<0。真實(shí)氣體在(D)的條件下，其行為與理想氣體相近。A.高溫高壓； B.低溫低壓； C.低溫高壓； D.高溫低壓下列各式中，要受到理想氣體條件限制的是(BCD)a.ah=AU+pAV；b.Cpm-CVm=R；c.pVT=常數(shù)；D.W=nRTln(匕/匕)封閉體系中的1mol理想氣體由T］、p1和V］可逆地變化至p2(p2<p1)，過(guò)程的W=-RTln(pjp2)，則此過(guò)程為(BD)。A等容過(guò)程；B等溫過(guò)程；C絕熱過(guò)程；D吸熱過(guò)程13. 目前存在的氣體狀態(tài)方程有：理想氣體狀態(tài)方程、維里方程、立方型方程和多參數(shù)方程。那么下面哪個(gè)方程屬于維里方程(C)Ar.-RT a(T) 「_RT aAp=V-b—V(V+b)； B.p=V-b—T0.5V(V+b)；C.14.A.z二空=i+B+￡+；RTVV2偏心因子是從（B）定義的。分子的對(duì)稱(chēng)性；B.蒸氣壓性質(zhì);D.RTa

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V-bV2C.分子的極性；D.原子的活性15.如下熱力學(xué)式子正確的是（ABCD）A.二C；B.pI#>V=C；C.VETJpC=—P;TD.16.對(duì)于一個(gè)均相的物質(zhì)，其H和U的關(guān)系為（B）A.H<UB.H>U C.H=UD.不能確定17. — 八-由混合物的逸度的表達(dá)式G=Gig+RTlnf.知,I I IGig的狀態(tài)為（A）I任⑵?玲=磨（7志彩藉由島羸”因?yàn)轲?%=1）系統(tǒng)溫度，尸=1的純組分i的理想氣體狀態(tài)；系統(tǒng)溫度，系統(tǒng)壓力的純組分i的理想氣體狀態(tài)；系統(tǒng)溫度，P=1,的純組分i；系統(tǒng)溫度，系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)組成的溫度的理想混合物。18. 二元混合物的焓的表達(dá)式為H=x1H1+x2H2+叫x2，則（C由偏摩爾性質(zhì)的定義求得）A.H1=H1+ax2;H2=H2+ax2；B.H1=H1+aX2;H2=H2+ax2；19.A.20.;H2=H2+aX2；D.H1=H1+ax2;H2=H2+ax2H1=H、+aX2下面式子正確的是：（BCD）AM=Z（AM\）；b.AV=Ve=AVe；c.AH=He=AHe；d.AU=Ue=AUeT恒定情況下，混合物中組元逸度及組元逸度系數(shù)表達(dá)式為（B）C.A._ 一一 人dG=RTdlnflimf/(yp)=1pT01 1^idG=RTdlnflimf：p=1p一01e廣f/p(1)(2)(3)(4)B.dG=RTdInfC.limfP=1p一0e=f：pI孤立體系的熵永遠(yuǎn)增加。在絕熱的條件下，趨向平衡的過(guò)程中，體系的熵增加。孤立體系的熵永不減少?？捎皿w系的熵函數(shù)的增加或不變來(lái)判斷過(guò)程是否可逆。上述表述中全部錯(cuò)誤的是（A）。解釋?zhuān)海?）孤立體系的自發(fā)過(guò)程向著熵值增大的方向進(jìn)行，直到體系的熵具有極大值（dS=0）時(shí)達(dá)到平衡態(tài)。（4）熵增原理必須在孤立體系或絕熱體系中應(yīng)用。A.（1）（4）； B.（2）（4）； C.（2）（3）；D.（1）（2）。22. 理想氣體流過(guò)節(jié)流閥，其參數(shù)變化為（B）。21.AAT=0,AS=0；BAT=0,AS>0；CAT主0,AS>0；DAT=0,AS<0。（B）。系統(tǒng)工質(zhì)經(jīng)歷一個(gè)可逆定溫過(guò)程，由于溫度沒(méi)有變化，故該系統(tǒng)不能與外界交換能量。23. 卡諾制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與（B）有關(guān)。A.制冷劑的性質(zhì)；B.制冷劑的工作溫度；C.制冷劑的循環(huán)速率；D.壓縮機(jī)的功率。24. 蒸汽壓縮制冷循環(huán)過(guò)程中，制冷劑蒸發(fā)吸收的熱量一定（C）制冷劑冷卻和冷凝放出的熱量。A.大于； B.等于； C.小于；D.大于等于。三、計(jì)算及分析簡(jiǎn)答題1.低壓下，由氣液相平衡關(guān)系測(cè)得｛P,y,x,T｝，如何由提供的這些數(shù)據(jù)算出活度系數(shù)。汽液平衡的準(zhǔn)則fV=f/ G=1,2,...,N）......ii活度系數(shù)法fV=y^vPiii=xy8sPsexpiiii(i=1,2, ,N)Vf(P—P(i=1,2, ,N)RT低壓下，汽相為理想氣體，液相非理想溶液。汽液平衡關(guān)系為：yP=xyPs （i=1,2,…，N）iiii由安托因方程可知，已知溫度即可求得飽和蒸汽壓，因此，在已知P、T、y、x的情況下，即可求算活度系數(shù)2.實(shí)際蒸汽壓縮制冷裝置中的膨脹過(guò)程，為何采用節(jié)流閥而不用膨脹機(jī)？如果用膨脹機(jī)，請(qǐng)?jiān)赥-S圖上標(biāo)出哪些面積代表膨脹機(jī)回收的功？解：制冷裝置的膨脹過(guò)程，采用節(jié)流元件（如閥、孔板等）主要考慮到節(jié)流設(shè)備簡(jiǎn)單，裝置緊湊。對(duì)于中小型設(shè)備而言，這個(gè)膨脹功是不值得回收的，功量不大，但是設(shè)備投資要增加許多。因此，大多不采用膨脹機(jī)。在下面的T-S圖上，節(jié)流元件膨脹過(guò)程如3一4，是等焓過(guò)程，而膨脹機(jī)膨脹過(guò)程如3一4'，是等熵過(guò)程。膨脹機(jī)回收的功量如陰影部分積分。寫(xiě)出穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的一般形式，并對(duì)流體流經(jīng)泵和流經(jīng)換熱器的系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。解：熱力學(xué)第一定律的一般形式為：氣+氣=0其中環(huán)境的能量變化為：△=—（Q+W）......E~

系統(tǒng)的能量變化為：△=AU+AE+AE5 KP當(dāng)系統(tǒng)為穩(wěn)流系統(tǒng)時(shí)，功的變化則體現(xiàn)為：w=w+W Sf其中：W=A(/?V)f則穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式為：Q+W=At/+AE+AE+A(pV)S KPAH=A/7+A(pV)^g+W=AH+AE+AE...S KP當(dāng)系統(tǒng)流經(jīng)泵時(shí)：Q3,NU涵 則其能重衡算式變?yōu)椋杭?A(/?V)+AE+AES KP當(dāng)系統(tǒng)流經(jīng)換熱器時(shí)：W?0,A￡^O,AE???S K P則其能量衡算式變?yōu)椋?=AH4.在T—S圖和lnp~H±.示意性地畫(huà)出下列過(guò)程：過(guò)熱蒸氣等壓冷卻，冷凝，冷卻成為過(guò)冷液體；飽和蒸氣可逆絕熱壓縮至過(guò)熱蒸氣；接近飽和狀態(tài)的氣液混合物，等容加熱、蒸發(fā)成過(guò)熱蒸氣;飽和液體分別作等恰和等嫡膨脹成濕蒸氣；過(guò)冷液體等壓加熱成過(guò)熱蒸氣。二元混合物某一摩爾容量性質(zhì)M,二元混合物某一摩爾容量性質(zhì)M,試用圖和公式表示下列性質(zhì)：M,M,M^,M 間的關(guān)系。121212 121 2有關(guān)公式如下:△MMiM2M?aMr有關(guān)公式如下:△MMiM2M?aMr△瓦=習(xí)皿M—M—工;M；l^nM\=1如"，七=M+(I—.『i)=f卷=lim(Mj)--oo=Mi=Mj-Mi在一定溫度和壓力下，某二元液體混合物的活度系數(shù)如用下式表示:lny=a+(b-a)x-bx2Iny=a+(b-a)x-bx2式中，a和b是溫度和壓力的函數(shù)。試問(wèn)，這二個(gè)公式在熱力學(xué)上是否正確？為什么？解：由于該方程涉及到偏摩爾性質(zhì)和溫度壓力等參數(shù)，因此如果該方程合理，必須要滿(mǎn)足Gibbs-Duhem方程。首先，衡量等溫等壓下的Gibbs-Duhem是否滿(mǎn)足，即:對(duì)二元體系，做衡等變形，得:dV首先，衡量等溫等壓下的Gibbs-Duhem是否滿(mǎn)足，即:對(duì)二元體系，做衡等變形，得:dV, ?由已知得：一i=b-a-2bxdx i1于是，有：dVdV([)(x^-^-x =-a