化工1203班热力学试卷1.doc

中南大学化工热力学试卷2014-2015学年第一学期；时间100分钟；化工热力学 课程 64学时 3.5 学分考试形式：闭卷；专业年级：化工12级、高工；总分100分，占总评成绩70%一、填空题（每空一分，共25分）1:封闭系统的热力学第一定律 _ ，稳流系统的热力学第一定律_ 2：真实气体混合物的非理想性由 _ 和_导致 气体纯组分的非理想性 混合引起的非理想性3：最大的热机效率是_，_就是其中的一种，其效率的表达式为_ _ 可逆热机的效率 卡诺热机 4：在制冷循环中，获得低温的方法通常是用高压、常温的流体进行绝热膨胀来实现的。绝热膨胀有_和_节流膨胀 作功膨胀5：熵产的原因是_有序能量耗散为无序的热能，并被体系吸收6：热力学一致性检验的主要原理是_，其方法分为两类，一类是_，另一类是_ 吉布斯-杜亥姆方程 积分式的总包检验 对每一数据点进行校验7.初压初温相同的空气，分别经过可逆等温压缩、多变压缩、绝热压缩至相同压力，功耗|s|的大小顺序是_。绝热压缩多变压缩等温压缩8.某干度为0.9853的蒸汽在0.01235MPa，50下，hf=209.33 kJ/kg,hg=2592.1 kJ/kg,则其h为_。 2557.1 kJ/kg 2592.1*0.9853+209.33*(1-0.9853)=2557.19.如图，一热机经过卡诺循环ABCDA，其中SABCD=S1，SABGF=S2，则卡诺效率为_。 S1/S2 10.温度差决定_的趋向，压力差决定_的趋向，化学位之差决定_的趋向。 热传导；物体运动；化学反应或物质在相间传递；11.透平的作用是_。 将流体中的能量转换为机械功12.溶液的活度与_和_有关，活度系数可用来描述溶液非理想性，越大，非理想性_。 温度；压力；越小13. 表示_， 表示_。 理想溶液中组分i的摩尔自由焓；理想溶液中组分i的摩尔混合自由焓二、简答（每题5分，共10分）1 写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式，并对流体流经泵和流经换热器的系统进行适当的简化。答 稳定流动系统的热力学第一定律表达式为:H+1/2u2+gz=Q+Ws（1)流体流经换热器传质设备：Ws=0；另外，考虑动能项和势能项与焙变之间的数量级差别，动能项和势能项可以忽略，即1/2u20，gz0因此，稳流系统热力学第一定律可化简为:H=Q(2)流体流经泵、压缩机、透平等设备，在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焙变相比较，可以忽略，即1/2u20，gz0即H=Q+Ws。若这些设备可视为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进一步可化简为:H=Ws三、计算题（每题15分，共65分）1、将一刚性容器抽空，在液氮的常沸点下装到容积的一半，然后关闭这个容器，加热到21，试计算所产生的压力。已知液氮的常沸点KTb4.77,其摩尔体积在常沸点时为0.0347m3kmol-1。Tc=126.2K,Pc=3.394Pa,=0.04。解：加热到T294.5K时，液氮汽化为氮气N221下N2的摩尔体积：（1）由RK方程计算： （2）采用SRK方程计算21代入下式：所以： 由于高压低温，采用SRK方程计算，精度较高。但若过程结果正确，两种方法都正确。2、某蒸汽动力装置，进入蒸汽透平的蒸汽流量为1680kgh-1，温度为430，压力为3.727MPa。蒸汽透平绝热膨胀对外做功。产功后的乏汽分别为：（1）0.1049MPa的饱和蒸汽；（h2=2680 kJkg-1，s2=7.36 kJkg-1K-1）（2）0.1047kPa、60的蒸汽。（h3=2620 kJkg-1，s3=8.02 kJkg-1K-1）试求此两种情况下，蒸汽经透平的理想功与热力学效率。已知大气温度为25。（已知3.727MPa，430时 h1=3280kJkg-1，s1=6.92kJkg-1K-1）解：（1）h1=3280kJkg-1 s1=6.92kJkg-1K-1 h2=2680 kJkg-1 s2=7.36 kJkg-1K-1 Wid=m(h2-h1)-mT0（s2-s1）=1680(2680-3280)-298(7.36-6.92)=-1228103 kJh-1 绝热：Q=0，Ws=H=m（h2-h1）=-1008103 kJh-1 （2） 3、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：式中：为常数，两纯组元逸度分别为和，单位为Pa,:,T:K,求：(1) 以Lewis-Randall规则为标准态的活度系数和的表达式。(2) 以Henry定律为标准态的活度系数与的表达式。解：（1）由于 故：对于二元混合物，可以使用二元截距公式计算活度系数二元截距公式为: 则：将代入上式，整理得：(2) 由活度的定义：因此，以Lewis-Randall规则为标准态的活度系数和分别为：，则又由于亨利系数：则，同理可得：则依据定义式：以Henry定律为标准的活度系数与的表达式为：4、写出已知压力(p)和液相组成(x1，x2，xn)，求泡点温度(T)及与之相平衡的汽相组成(y1,y2,., yn)的计算过程(可以写计算框图)