[化工热力学]考试卷(附答案).doc

西南科技大学网络教育学院（2017）/（2018）学年 第 2 学期试题单A卷课程名称： 化工热力学 专业班级： 命题教师： 蒋琪英 学生姓名： 学 号： 成 绩： 考试时间： 月 日一、 单选题 ( 每题2分，共15题，共30分，下列各小题备选答案中，只有一个符合题意的答案。多选、错选、不选均不得分 )1. 对于化工热力学的核心问题，以下表达最正确的是（）。A.热力学性质的计算、物性参数的测量B.能量的合理利用、过程方向性和限度C.用能过程的经济性D.相平衡或过程的方向与限度2. 纯物质pV图临界等问线上临界点的特性是（）。A.B.C.D.3. T温度下的过热蒸汽的压力p（）。A.pS(T)B.0，T，K B. H00，T，K C. 改变反应物的浓度，平衡常数也随之会改变D. T一定时，对有气体参与的反应，增加压力，平衡向减小此改变的方向移动，但平衡常数不变。15. 关于相平衡，错误的有（）。A.各相中某组分i的化学位相等 B.各相中某组分i逸度相等C.等温时可用Gibbs-Duhem 方程来检验平衡时实验数据的热力学一致性D.热力学一致性是检验实验数据的充分条件。二、 填空题2 ( 每题3分，共10题，共30分 )16. 偏心因子的定义（），其含义（）。17. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均为零，数学上可以表示为（）和（）。18. 状态方程p（V-b）=RT的剩余焓和剩余熵分别（）和（）。19. Zr2时在描述p-V-T关系时采用（），Vr2时采用（）描述p-V-T关系。20. 液态溶液逸度的标准态有两种，分别是（）和（）。21. 二元混合物的焓的表达式为H=H1x1+H2x2+ax1x2，则=（），=（）。（由偏摩尔性质的定义求得）22. 敞开体系中引起熵改变的原因有两个：一是和环境进行（）；二是过程为（）。23. 合理用能原则有（ ）和（ ） 24. Rankine循环的四个过程：等压加热蒸发、绝热膨胀做功过程、（）和（）。25. 热泵的作用是将（）提高到能够被（），达到重新用于工业生产或人工取暖的目的。三、 判断分析题 ( 每题1分，共20题，共20分 )26. 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z1。27. 气体混合物的Virial系数，如B、C，是温度和组成的函数。28. 纯物质的三相点随所处的压力或温度的不同而改变。29. 用一个相当精确的状态方程，就可计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。30. 系统经历一绝热可逆过程，其熵没有变化。 31. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽Gibbs函数相等。32. 当压力趋于零时，M（T，p）Mig（T，p）= 0（M是摩尔容量性质）。 33. 对理想溶液的某一容量性质M，有Mi=。34. 在常温、常压下，将10cm3的液体水与20cm3的液体甲醇混合后，其总体积为30cm3。35. 系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。 36. 流体在管道流动时，当流经阀门、孔板等设备，由于局部阻力，使流体压力显著降低的过程。37. 稳定流动过程的能量积累为零，熵的积累为零。 38. Carnot循环的制冷系数与所用工质性质无关，仅取决于高温和低温热源的温度。39. 任一实际过程进行后，总有效能总是减小的。40. 为了提高Rankine 循环热效率，可采取无限提高进入透平机蒸汽的压力和温度。41. 为了提高Rankine 循环热效率，可采取无限降低气轮机的泛气温度。42. 一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。43. Virial方程Z=1+（Bp/RT）结合一定的混合规则后，也能作为EOS法计算气液平衡的模型。 44. 化学平衡常数在低压下可以视为一个仅与温度有关的阐述；而在高压下，T和p应该对化学平衡常数均有影响。 45. 化学反应的G是该反应进行方向的判据。 四、 计算题 ( 每题5分，共1题，共5分 )46. 某二元混合物，其逸度系数表达式为lnf=A+Bx2-Cx2，式中A，B，C均为T，p的函数，试确定GE/RT，ln1，ln2的相应关系式（二组分均以Lewis-Randall规则为标准逸度）。（提示：GE/RT=x1ln1+ x2ln2）五、 计算题1 ( 每题7分，共1题，共7分 )47. 逆卡诺（Carnot）循环供应35kJs-1的制冷量，冷凝器的温度为30，而制冷温度为-20，计算此制冷循环所消耗的功率以及循环的制冷系数。六、 计算题2 ( 每题8分，共1题，共8分 )48. 如图所示，有人设计一种程序，使得每kg 温度为373.15 K 的饱和水蒸气经过一系列的复杂步骤后，能连续的向463.15 K 的高温储热器输送1900 kJ 的热量，蒸汽最后在1.013105 Pa、273.15 K 时冷凝为水离开装置。假设可以无限制取得273.15 K 的冷凝水，试从热力学观点分析，该过程是否可能？已知：373.15 K 时的水蒸气 H1 = 2676.1 kJkg-1，S1 = 7.3549 kJkg-1K-1；1.013105 Pa、273.15 K 的冷凝水：H2 = 0， S2 = 0。（12分）西南科技大学网络教育学院（2017）/（2018）学年 第 2 学期试题单A卷课程名称： 化工热力学 专业班级： 命题教师： 蒋琪英 学生姓名： 学 号： 成 绩： 考试时间： 月 日1、 单选题 1-5 DABBC 6-10 ACDCA 11-15 BADCD二、 填空题2 16. ，17. ；18. HH* = bp；SS* =Rlnp/p019. 普遍化维里方程；普遍化压缩因子法20. 过程的不可逆而引起的熵增加造成的；过程的热损失所造成的21. ；22.热交换；非可逆过程23. 按质用能，按需用能24. 等压冷却过程、绝热压缩过程25.低品位的能量；利用的较高温度三、 判断分析题(此题无答案，学员可自由发挥，不可空题）26. 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z1。27. 气体混合物的Virial系数，如B、C，是温度和组成的函数。28. 纯物质的三相点随所处的压力或温度的不同而改变。29. 用一个相当精确的状态方程，就可计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。30. 系统经历一绝热可逆过程，其熵没有变化。 31. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽Gibbs函数相等。32. 当压力趋于零时，M（T，p）Mig（T，p）= 0（M是摩尔容量性质）。 33. 对理想溶液的某一容量性质M，有Mi=。34. 在常温、常压下，将10cm3的液体水与20cm3的液体甲醇混合后，其总体积为30cm3。35. 系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。 36. 流体在管道流动时，当流经阀门、孔板等设备，由于局部阻力，使流体压力显著降低的过程。37. 稳定流动过程的能量积累为零，熵的积累为零。 38. Carnot循环的制冷系数与所用工质性质无关，仅取决于高温和低温热源的温度。39. 任一实际过程进行后，总有效能总是减小的。40. 为了提高Rankine 循环热效率，可采取无限提高进入透平机蒸汽的压力和温度。41. 为了提高Rankine 循环热效率，可采取无限降低气轮机的泛气温度。42. 一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。43. Virial方程Z=1+（Bp/RT）结合一定的混合规则后，也能作为EOS法计算气液平衡的模型。 44. 化学平衡常数在低压下可以视为一个仅与温度有关的阐述；而在高压下，T和p应该对化学平衡常数均有影响。 45. 化学反应的G是该反应进行方向的判据。 四、 计算题46. 解：由题意，存在nlnf=nA+nBx2-nCx2，即nlnf=nA+Bn2-nCn22/n，则根据偏摩尔性质定义有：取Lewis-Randall规则为标准逸度，则而 所以GE/RT=x1ln1+x2ln2=Cx1x25、 计算题147.解：逆向Carnot循环的制冷系数： 单位制冷剂耗功量：设制冷剂循环量为m kgs-1，单位制冷剂提供的冷量为q0代入已知得：解得：6、 计算题2 48. 解：若判断装置设计是合理的，则总的结果必须遵守热力学第一定律和第二定律。（1分）蒸汽通过装置后在0.1013KPa、273K时冷凝，因冷凝温度已达环境中可能的最低温度（冷却水的温度），所以蒸汽得到了最大限度的利用。但这是蒸汽也不可能将全部热量都输向高温热源，总有部分热量Q低传递给冷却水，则热量就可由低向高传输而不发生任何变化了。由题知，蒸汽通过装置能连续地向高温传热Q1，饱和蒸汽经过装置这一系统，应用稳流过程热力学第一定律关系式：H=Q-Ws。由于没有轴功，即Ws=0，所以蒸汽经过该装置所放出的总热量为Q=H=H2-H1=Q高+Q低=0-2680=-2680kJ，所以Q2=Q-Q1=-2680+1680=-820kJ（1分）每1kg蒸汽通过该装置所发生的熵变：S1=0-7.37= -7.3