化工1203班热力学试卷1

1、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 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 ， 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nc 冬=1 一卫QHT H4: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，

2、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| 3 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 50C下，hf=209.33 kJ/kg,h g=2592.1kJ/kg,则其h为。9.如图，一热机经过卡诺循环 A-B-C-XA,其中Sabc=Si，Sabg=S2，则卡诺效率 为。S1/S29. 温度差决定的趋向，压力差决定勺趋向，化学位之差决定勺趋向。热传导；物体

3、运动；化学反应或物质在相间传递；10. 透平的作用是。将流体中的能量转换为机械功11. 溶液的活度与和 关，活度系数丫可用来描述溶液非理想性，丫越大，非理想性 。温度；压力；越小12. 面d表示 ，y 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+1/24 u2+gA z=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1/2 A u2

4、0, gAz0因此，稳流系统热力学第一定律可化简为：A H=Q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 1/2 A u2 0，gA z0即A 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：A 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21C，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 0.0347m3 kmol-1。Tc=126.2K,Pc=3.394Pa,=0.04

5、。解：加热到T= 294.5K时，液氮汽化为氮气N221C下 N2的摩尔体积：F-2x0.0347x10 1 -6_91xl0 rnoZ 1(1) 由R K方程计算：(2) 采用SRK方程计算Jr = = 2J3121 C代入下式：0-4274M32c2a(r)a =所以：叭由于高压低温，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1680kg h-1，温度为430C, 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 kJ kg-1，S2=7.36 k

6、J kg-1 K-1)(2) 0.1047kPa、60C 的蒸汽。(ha=2620 kJ kg-1，sa=8.02 kJ kg-1 K-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25C<(已知 3.727MPa 430C 时 h 1=3280kJ kg-1，S1=6.92kJ kg-1 K1解：(1) h1=3280kJ kg-1s 1=6.92kJ kg-1 K1-1-1-1h2=2680 kJ kg s 2=7.36 kJ kg KWid=m(hrh1)-mT°(S2-S1)=1680(2680-3280)-298 X (7.36-6.92)=-

7、1228x 103 kJ h-1绝热：Q=0 Ws/ H=m( h2-h1) =-1008 x 103 kJ h-1(2) h3 =2620kJ kg*s3 =8.02kJ kg k*3、某二元溶液丄ewis-Randall规则标准态的超额 Gibbs自由能可由下式给出:式中：1为常数，两纯组元逸度分别为f1和f2，单位为Pa, Ge： J *moL,T:K,求：（1）以Lewis-Randall规则为标准态的活度系数1和2的表达式。（2）以Henry定律为标准态的活度系数1与2的表达式解: (1)由于 ln 1；(nGE/RT)i却一 T,P,n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ge/rt二収凶代入上式，整理得:由活度的定义:ln 1ln 22X22X1因此，以Lewis-Randall规则为标准态的活度系数1和2分别为:? = f 1X1 1 =1存，则X2f 2X2 2 二屮&12f 2X2e又由于亨利系数：匕向-Xi 0 xiK1卬为-乍一XIeXI同理可得：k?二f2e 则依据定义式：以Henry定律为标准的活度系数“与2的表达式为：4、写出已知压力（p）和液相组成（xi, X2，xn），求泡点温度（T）及与 之相平衡的汽相组成（y畀2,., yn）的计算过程