化工热力学作业题

1、第一章绪论1. 你能说出“热质说”与“热动说”两种观点的根本区别吗?2. 热力学第一定律创建的充分条件是什么？3. 解释可逆过程与不可逆过程。4. 何为强度性质，何为容量性质？5. 经典热力学与分子热力学的根本区别是什么？第二章流体的P-V-T关系1. 用下列方法计算200°C及10atm下异丙醇气的压缩因子与体积(1)取至第三维里项内的维里方程，实验测定的维里系数B=-388cm3/molC=-26000cm3/mol2(2) 用普遍化第二维里系数法计算(3) 用R-K方程，由Tc,Pc直接计算常数a、b已知异丙醇的物理常数为：Tc=508.2KPc=50.0atmVc=220.4

2、cm3/molW=0.7002. 比较分别用普遍化方法与理想气体定律计算136atm,920K下的水蒸气比容的结果，并与水蒸气表对照。3. 为了生产液氧，需将氧气由大气压力及22°C加压冷却至lOOatm,183K,如原有体积3L氧气，求被压缩后气体的体积。4. lmol氨在673K时占有体积70ml,试用普遍化压缩因子及RK方程计算其压力，并与理想气体的计算结果相比较。第三章纯物质的热力学性质1.推导以下方程：（詁=（詁dUOP（）T=T（）v-PdPdPdPdH=q,+v（）vdr+T（）v+v（）TdvOTOTdVdH=V+G（罕）vdP+Cp（容）pdV5PdV1）2）3）4

3、）5）dS=-dT+（-）vdV6）ds=dTC）pdp2. 使用合适的普遍化关联式计算lkmol的1,3-T二烯当其从2.53MPa及127°C压缩至12.67MPa及277弋时的AH、AS、AV0已知丁1,3-丁二烯在理想气体状态时的定压摩尔热容为：Cp=22738+222796-3T-73.879xl0_6T2kJ/kiiiolK3. 运用R-K方程求算125°C.lOMPa下丙烯的剩余焙与剩余爛（假设该状态下的丙烯服从R-K状态方程）。4. （1）气体由20“C,2.Om5（状态1）经绝热可逆过程到150°C,lm3（状态2）,输入功为lOOkJ,求其内能

4、变化。（2）初态同（1）,经恒容过程加热到150°C（状态3）,需热量95kJ,问此过程内能如何变化？（3）（2）中处于状态3的气体经等温压缩到l0m'（状态2）,同时移走185kJ热量，问内能如何变化？需功若干？（按封闭系统计算）5. 水蒸气从p=lMPa、T=573K可逆绝热膨胀到p3=0.1MPa,试求每千克水蒸气所做的轴功。第四章均相混合物的热力学性质1. 在T、P为常数时，曾有人推荐用下面一对方程来表示二元系偏摩尔体积数据:y-y=a+（b-Q）X+bx：V,-V,=a+（b-a）x.+bx?式中，a、b是温度和压力的函数，试问从热力学角度考虑，上述方程是否合理？2

5、. 某二元系溶液，混合物的逸度可表示为Inf=A+B,AB是T,p的函数，组分1,2均取Lewis-Randal1规则为标准状态，试求：（1）等,ln“ln冷该溶液是理想溶液还是非理想溶液？3. 由实验数据得到25°C,latm下某二元溶液的摩尔熔H=150-45x1+10xf-15（H的单位为J/mol,x】是组元1的摩尔分数。）试推出此条件下：瓦和百;的表达式；（2）出和出的值；（3）無和耳的值；（4）以同温同压下纯态为标准态时，AH和日己的表达式。4. 在30°C.10.133kPa下，苯（1）-环己烷（2）的液体混合物摩尔体积可用V=（109.4-16.8x-2.6

6、4x,2）x10'6表示,式中x】为苯的摩尔分数；V的单位是mVmol,求算30°C>10.133kPa下，壬、百、AV的表达式。第六章化工过程能量分析1. 某厂有一输送90“C热水的管道，由于保温不良，到使用单位时，水温已降至70"C,试求水温降低过程的热损失与损耗功，设大气温度为25°C,已知水的比热容Cp=4.18J/(mol-k)。2. 试算在稳定流动过程中温度为813K,压力为5.OMPa的1kmolN,所能给出的理想功。假设N为理想气体，取环境温度为288K,环境压力为O.IMPa。N?的摩尔等压热容为C冒=27.86+4.27x1d3T

7、(kJ/(kmolK)。3. 将IMPa、527°C的空气与0.IMPa、27T的空气相混合，若两股空气的质量流率之比为1:3,混合过程为绝热可逆，问混合后的空气的压力、温度各为多少？假设空气为理想气体，Cp=7/2R°4. 压力均为P、温度均为几的两股理想气体在混合器中进行等温混合，混合前两股气体的流量分别为山、n2(mol/h),试证明理想气体等温混合嫡产生为ASg=-Riiilnyi,其中y：为摩尔分数。12题图第七章压缩膨胀制冷液化1. 试比较节能膨胀与对外做功绝热膨胀操作的异同点。2. 某制冷机采用氨作为制冷剂，制冷能力为60000kJ/h,蒸发温度为-15

8、76;C,压缩机为绝热可逆，压缩后蒸汽冷凝温度为30T,采用节流膨胀阀，试计算：1）节流后制冷剂内的液体含量；2）制冷剂的循环量；3）压缩机处理的蒸汽量；4）压缩机所需的功率；5）制冷系数；6）该循环作逆卡诺循环的制冷系数。3. 某蒸汽压缩制冷循环，制冷量Q«=4xio4kJ/h,蒸发室温度为-io°c,若冷凝器用水冷却，冷却水进口温度为8<C循环水量无限大，请设计一套功耗最小的循环装置，并计算制冷循环消耗的最小功。若用空气来冷却冷凝，室温为25“C,消耗的最小功又是多少？4. 通过T-S图，描述Linde循环的全过程，并给出单位制冷量与液化量的计算式。5.某换热器完全保温，热流体的流量为0.042kg/s,进出换热器的温度分别为150°C、35°C,其等压比热容为4.36kJ/(kgK),冷流体进出时的温度分别为25°C、110°C,其等压比热容为4.69kJ(kg-K),试计算冷热流体有效能的变化、损耗功与有效能效率。6.某废热锅炉采用高温烟气(可视为理想气体)为加热介质，其流量为230kmol/h,CP=36.OkJ/kmol,烟气恒压下从1000°C降到380°C,设备热损失为4.10688x1056kJ/ho锅炉进水为lOMPa的饱和水，试求：(1)可产lOMPa的饱和蒸汽