化工热力学习题答案-第一至五、第七章

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第一章 绪论一、选择题(共3小题，3分)1、(1分)关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ）A.可以判断新工艺、新方法的可行性。 B.优化工艺过程。C.预测反应的速率。D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实验数据推算大量有用数据。E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。2、(1分)关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ）（A）研究体系为实际状态。（B）解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。（C）处理方法为以理想态为标准态

2、加上校正。（D）获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。（E）应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。3、(1分)关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ）A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究参考答案一、选择题(共3小题，3分)1、(1分)C2、(1分)B3、(1分)C第二章 流体的PVT关系一、选择题(共17小题，17分)1、(1分)纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。A饱和蒸汽 B.饱和液体C过冷液体 D.过热蒸汽2、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。A.高于Tc和高于Pc B.临

3、界温度和临界压力下C.低于Tc和高于Pc D.高于Tc和低于Pc3、(1分)对单原子气体和甲烷，其偏心因子，近似等于 。A. 0 B. 1C. 2 D. 34、(1分)0.1Mpa ,400K的1kmol体积约为_ A 3326L B 332.6L C 3.326L D 33.265、(1分)下列气体通用常数R的数值和单位，正确的是_ A B 1.987cal/kmol K C 82.05 D 8.3146、(1分)超临界流体是下列 条件下存在的物质。高于TC 和高于PC B高于TC 和低于PC C低于TC 和高于PC DTC 和PC 7、(1分)理想气体从同一初态V1作等温可逆膨胀或绝热可逆

4、膨胀到达相同的终态压力，则等温可逆膨胀后体积V2与绝热可逆膨胀后体积V2相比 。A. V2 V2 B. V2 = V2C. V2 V2 D.不确定8、(1分)纯物质 PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 _。9、(1分) 当压力趋于零时，1mol气体的压力与体积乘积（PV）趋于： 。A. 零 B 无限大C. 某一常数 D. RT 10、(1分)0.1Mpa,400K的2kmol体积为 。A. 3326L B. 332.6LC. 3.326L D. 33.26m3 11、(1分)不经冷凝，能否将气体通过其他途径变成液体？A.能 B.不可能 C.还缺条件12、(1分)混合气体的第二维里系数

5、 A . 仅为T的系数 B. T和P的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数 13、(1分) Pitzer提出的由偏心因子计算第二维里系数的普遍化关系式是 ,式中B0，B1可由Tr计算出。 A. B=B0B1 B. B=B0+B1 C. BPc/RTc=B0+B1 D. B=B0+B1 14、(1分)Pitzer提出的由偏心因子计算第二维里系数的普遍化关系式是 ,式中B0，B1可由Tr计算出。 A. B=B0B1 B. B=B0+B1 C. BPc/RT=B0+B1 D. B=B0+B1 15、(1分)纯物质临界点时，其对比温度Tr（ ）。= 0 B 0 D=1 16、(1分)当

6、压力趋于零时，1mol气体的压力与体积乘积（PV）趋于:a. 零 b. 无限大 c. 某一常数 d. RT 17、(1分)混合气体的第二维里系数 A . 仅为T的系数 B. T和P的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数 二、填空题(共6小题，7分)1、(1分)在PT图上纯物质三种聚集态互相共存处称 。2、(2分)纯物质 P-V图临界等温线在临界点处的斜率 _， 曲率为 _。3、(1分)纯物质 PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 _。4、(1分)用状态方程EOS可以计算压缩因子z 、 等性质。5、(1分)描述流体PVT关系的立方型状态方程是 _三次方的物态方程。6、(1

7、分)剩余性质的定义是 =_。三、判断题(共2小题，2分)1、(1分)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。( )2、(1分)在TS图上, 空气和水蒸气一样,在两相区内,等压线和等温线是重合的。 ( ) 四、名词解释(共2小题，8分)1、(5分)偏心因子2、(3分)R-K方程(Redlich-Kwong 方程)五、简答题(共2小题，9分)1、(5分)简述纯物质体系P-T图上特征点、线和区的含义。2、(4分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。试用下表分析液化气成分选择的依据。

8、（4分）物质临界温度临界压力正常沸点燃烧值Tc，Pc，atmTB，kJ/g甲烷-82.6245.36-161.4555.6乙烷32.1848.08-88.6552.0丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.937.43-0.549.6正戊烷196.4633.3236.0549.1正己烷234.429.8068.7548.4参考答案一、选择题(共17小题，17分)1、(1分)D2、(1分)A3、(1分)A4、(1分)D5、(1分)A6、(1分)A7、(1分)A8、(1分)零9、(1分)D10、(1分)D11、(1分)A12、(1分)C13、(1分)C14、(1分)C15、(1分

9、)D16、(1分)17、(1分)C二、填空题(共6小题，7分)1、(1分)三相点2、(2分)0,03、(1分)零4、(1分)逸度系数、剩余性质5、(1分)体积6、(1分)M-M (T,P一定)三、判断题(共2小题，2分)1、(1分)2、(1分)四、名词解释(共2小题，8分)1、(5分) 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙）分子在形状和极性方面的偏心度。2、(3分)无五、简答题(共2小题，9分)1、(5分)无2、(4分)（1）虽然甲烷具有较高的燃烧值，但在它的临界温度远低于常温，而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度，也就是说，即使压力再高，也不能使它们液化。（2）尽管己烷的临界压力较低，但它的

10、正常沸点远高于常温，即在常温它不易气化，不利于燃烧。第三章 流体的热力学性质一、选择题(共7小题，7分)1、(1分)对理想气体有（ ）。 2、(1分)对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（ ）。A dH = TdS + Vdp BdH = SdT + Vdp C dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp3、(1分)对1mol符合状态方程的气体，应是（ ）A.R/V； B.R ；C. -R/P ；D.R/T。4、(1分)对1molVan der Waals气体，有 。A. (S/V)T=R/(v-b) B. (S/V)T=-R/(v-b)C. (S/V)T

11、=R/(v+b) D. (S/V)T=P/(b-v)5、(1分)对理想气体有 A. (H/P)T0 C. (H/P)T=06、(1分)对理想气体有（ ）。 7、(1分)对1mol理想气体等于_ A B C D 二、填空题(共3小题，3分)1、(1分)常用的 8个热力学变量 P、V、T、S、h、U、A、G可求出一阶偏导数336个，其中独立的偏导数共112个，但只有6个可通过实验直接测定，因此需要用 将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来。2、(1分)麦克斯韦关系式的主要作用是 。3、(1分)纯物质T-S图的拱形曲线下部称 区。三、名词解释(共2小题，8分)1、(5分)剩余性质：2

12、、(3分)广度性质四、简答题(共1小题，5分)1、(5分)简述剩余性质的定义和作用。（5分）五、计算题(共1小题，12分)1、(12分)（12分）在T-S图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和箭头方向），并说明过程特点：如G=0 （1）饱和液体节流膨胀；（3分） （2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；（3分） （3）从临界点开始的等温压缩；（3分） （4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。（3分）参考答案一、选择题(共7小题，7分)1、(1分)C2、(1分)A3、(1分)C4、(1分)A5、(1分)C6、(1分)C7、(1分)B二、填空题(共3小题，3分)1、(1分)Maxwell关系

13、式2、(1分)将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来.3、(1分)气液平衡共存三、名词解释(共2小题，8分)1、(5分) 指气体真实状态下的热力学性质M与同一T，P下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。2、(3分)无四、简答题(共1小题，5分)1、(5分)剩余性质定义， 指气体真实状态下的热力学性质M与同一T，P下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。如果求得同一T，P下MR ，则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或M。五、计算题(共1小题，12分)1、(12分) (1) H=0 (2) S=0 (3) T=0 (4) P=0第四章 溶液的热力学性质一

14、、选择题(共21小题，21分)1、(1分)下列各式中，化学位的定义式是 ( )2、(1分)关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( )（A）纯物质无偏摩尔量 。 （B）T，P一定，偏摩尔性质就一定。（C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量 。3、(1分)关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( )A纯物质无偏摩尔量 。 BT，P一定，偏摩尔性质就一定。C偏摩尔性质是强度性质。 D.偏摩尔自由焓等于化学位。4、(1分)在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。5、(1分)等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随A浓度的减小而减小，则B的偏摩尔体积将随A浓度

15、的减小而( )A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定6、(1分)对无热溶液，下列各式能成立的是 ( ).A. SE=0，VE=0 B. SE=0，AE=0C. GE=0，AE=0 D. HE=0，GE= -TSE7、(1分)苯（1）和环己烷（2）在303K，0.1013Mpa下形成X1=0.9溶液。此条件下V1=89.96cm3/mol，V2=109.4cm3/mol，V(-)1=89.99cm3/mol，V(-)2=111.54cm3/mol，则过量体积VE= cm3/mol。A. 0.24 B.0C. -0.24 D.0.558、(1分)下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为 。 B

16、. 9、(1分)下列偏摩尔性质与溶液性质关系式中，正确的是n mol溶液性质，nM= 。10、(1分)在373.15K和2atm下水的化学位与水蒸气化学位的关系为（ ） (A) (水)(汽) (B) (汽)(水) (C) (水)(汽) (D) 无法确定11、(1分)关于理想溶液，以下说法不正确的是( )。A.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。B.符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。C.理想溶液中各组分的活度系数均为1。D.理想溶液所有的超额性质均为0。12、(1分)混合物中组分i的逸度的完整定义式是( ).A. B. C. D.

17、 13、(1分)二元非理想极稀溶液, 其溶质和溶剂分别遵守 A. Henry定律和Lewis-Randll规则. B. Lewis-Randll规则和Henry定律. C. 拉乌尔规则和Lewis-Randll规则. D. Lewis-Randll规则和拉乌尔规则.14、(1分)下列化学位i和偏摩尔性质关系式正确的是（ ）Ai= Hi B. i= Vi C. i= Gi D. i= Ai15、(1分)下列化学位i和偏摩尔性质关系式正确的是（ ）Ai= i B. i= i C. i=i D. i= i 16、(1分)Wilson方程是工程设计中应用最广泛的方程。以下说法不正确的是( )。A. 引

18、入了局部组成的概念以及温度对i的影响，因此精度高。 B.适用于极性以及缔合体系。C用二元体系的参数可以推算多元系。 D.适用于液液部分互溶体系。17、(1分)对液相是理想溶液，汽相是理想气体体系，汽液平衡关系式可简化为（ ）。 18、(1分).苯（1）和环己烷（2）在303K，0.1013Mpa下形成X1=0.3溶液。此条件下V1=89.96cm3/mol， V2= 109.4cm3/mol，V(-)1=91.25cm3/mol，V(-)2=109.64cm3/mol，则过量体积VE= cm3/mol。A. 0.55； B.0； C. 0.24 D.-0.5519、(1分)在373.15K和2

19、atm下水的化学位与水蒸气化学位的关系为（ ） (A) (水)(汽) (B) (汽)(水) (C) (水)(汽) (D) 无法确定20、(1分)下列关于GE 关系式正确的是（ ）。GE = RT Xiln Xi B. GE = RT Xiln a iC. GE = RT Xiln i D. GE = R Xiln Xi 21、(1分)对二元溶液 T或 P 一定时，下列各式中，Gibbs-Duhem 方程正确的形式是（ ）。AX1dln1+ X2dln2= 0 B. X1dln1- X2dln2= 0CX1dln1/dX1 - X2dln2/dX1 = 0 D. X1dln1/dX1 + X2d

20、ln2/dX2 = 0二、填空题(共11小题，27分)1、(1分)理想溶液的过量性质ME等于 。2、(3分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成_溶液，它们的H=_，V=_。3、(4分)逸度和活度的标准态有两类，1）以 定则为标准态，2）以 定则为标准态。如计算雪碧中CO2这种溶解度很小的溶质逸度时应采用 定则为标准态；如计算乙醇-水中乙醇的逸度时应采用 定则为标准态。4、(4分)理想溶液的H=_；V=_；S= ；G =_。5、(3分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成_溶液，它们的H=_，V=_。6、(1分)二元混合物容积

21、表达式为V=X1V1+X2V2+X1X2，如选同温同压下符合Lewis-Randll规则的标准态就有 V= 。7、(1分)当T, P一定时，非理想溶液混合性质变化 G= 。8、(2分)等温等压下二元溶液组分的活度系数与组成之间关系，按Gibbs-Duhem方程 X1dln1+_ = _ 。9、(6分)在表格空格处填入合理的性质和关系（每格0.5分） iMM = Xi iln fln ln i10、(1分)溶液中组分i的活度系数的定义是 i =_。11、(1分)Wilson方程是在 溶液模型和 概念基础上建立的关于活度系数与组分组成的关系式。三、判断题(共3小题，3分)1、(1分)由于邻二甲苯与

22、对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成理想溶液。( )2、(1分)理想溶液各组分的活度系数和活度为1。( )3、(1分)逸度也是一种热力学性质, 溶液中组分i的分逸度与溶液逸度的关系为四、名词解释(共4小题，14分)1、(3分)偏摩尔性质2、(4分)过量性质（超额性质）3、(4分)理想溶液4、(3分)活度五、简答题(共3小题，16分)1、(6分)在表格空格处填入合理的性质和关系 M f i2、(5分)简述活度的定义和物理意义。（5分）3、(5分)偏摩尔性质定义及物理意义六、计算题(共8小题，109分)1、(15分)25，0.1MPa下，组分1和2形成二元溶液，其溶液的摩尔焓为

23、H =600180X1 20X13 (J /mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数, 标 准 态 按Lewis-Randall定 则计算，求（15分）2、(14分)（14分）25，0.1MPa下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V = 80 24X1 20X12 (cm3 /mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数, V为溶液的摩尔体积. 求，(1) （6分） (2) （2分） （3）V1 , V2（2分） （4）V（2分） ；（5）VE. （2分） 标 准 态 按Lewis-Randall定则3、(16分)由实验数据得到25，1atmH = 150 - 45X1 + 10X12

24、- 15 X13 H 单位是J/mol， X1 是组分的摩尔分数。求该温度压力下，（1） 和（2）H1 和H2（3）H1 和H2（4）H （5）HE 参考答案一、选择题(共21小题，21分)1、(1分)A2、(1分)B3、(1分)B4、(1分)A5、(1分)A6、(1分)D7、(1分)A8、(1分)D9、(1分)D10、(1分)B11、(1分)B12、(1分)A13、(1分)A14、(1分)C15、(1分)C16、(1分)D17、(1分)D18、(1分)A19、(1分)B20、(1分)C21、(1分)A二、填空题(共11小题，27分)1、(1分)02、(3分)理想溶液，0，03、(4分)Lew

25、is-Randall定则，Henry定则；Henry定则，Lewis-Randall定则；4、(4分)0，0, ,5、(3分)理想溶液，0，06、(1分)V =X1X27、(1分)G=RTxiln（i xi ）8、(2分) X2 d2 , =09、(6分) GE/RT GE/RT=xilni10、(1分)ai/Xi11、(1分)无热， 局部组成三、判断题(共3小题，3分)1、(1分)2、(1分)3、(1分)四、名词解释(共4小题，14分)1、(3分)偏摩尔性质 在T、P和其它组分量nj均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol的组分i所引起的一系列热力学性质的变化。2、(4分)超额性质的定义是

26、 ME = M -Mid，表示相同温度、压力和组成下，真实溶液与理想溶液性质的偏差。ME 与ME意义相同。其中GE是一种重要的超额性质，它与活度系数相关。3、(4分)理想溶液有二种模型（标准态）：iid= Xi fi （LR） 和iid= Xi ki（HL）有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。4、(3分)无五、简答题(共3小题，16分)1、(6分) M i2、(5分)活度的定义是， 或活度的物理意义是，活度是相对逸度，对理想溶液活度就是浓度，对非理想溶液活度是校正浓度。3、(5分)偏摩尔性质：在给定的T，P和

27、组成下，向含有组分i的无限多的溶液中加入1摩尔的组分i所引起一系列热力学性质的变化。六、计算题(共8小题，109分)1、(15分) 2、(14分)= 56-40X1+20 X1 2 = 80 + 20 X1 2 = 56 cm3 /mol = 100 cm3 /mol V1 = 36 cm3 /mol V2 = 80 cm V = 20X1 X2 VE = 20X1 X23、(16分)（1） = 105 + 20X1 - 55X12 + 30X13 ， = 150 -10X12 + 30X13 （2）H1 = 100 J/mol ，H2 = 150 J/mol （3）H1 = 105 J/mo

28、l ， H2 = 170 J/mol（）H = 5X1 + 10X12 -15X13 （5） HE = H第五章 化工过程能量分析气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值 ( ).A. 增加 B 减少 C不变 D. 不能确定要加热50A.60的热水 B.80的热水 C.不可逆过程中孤立体系的（ ）A.总熵总是增加的，有效能也是增加的。B.总熵总是减少的，有效能也是减少的。C.总熵是减少的， 但有效能是增加的。 D. 总熵是增加的，但有效能是减少的。 一封闭体系经过一变化，体系从25恒温水浴吸收热量8000kJ，体系熵增25kJ/K，则此过程是( )。

29、A. 可逆的 B.不可逆的 C. 不可能的 在431.15K与286.15K之间工作的热机的最大效率是 （ ）A. 91.77% B.50.70% C. 33.63% D.39.67%体系从同一初态到同一终态，经历二个不同过程，一为可逆过程，一为不可逆过程，此二过程环境熵变存在（ ）。A（S环）可逆（S环）不可逆C（S环）可逆 = （S环）不可逆 D（S环）可逆= 0按第二定律，无论什么过程体系的熵变 。 A.0 B.0 C.=0 D.不确定在孤立体系中，因不可逆性导致作功能力损失。公式（式中为环境温度）是从传热过程推出的 。 A仅适用传热过程 B. 也适用传质过程 C 也适用流动过程 D.

30、任何过程都行体系经不可逆循环又回到初态，则热温商的循环积分_ A 0 关于做功和加热本领的描述，不正确的是（ ）A压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。B温度相同，高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。C温度相同，高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强。 D放出的热相同，高温高压蒸汽的作功本领比低温低压蒸汽的大。非流动过程的理想功Wid等于（T.P. V为体系温度，压力及体积变化，T0、P0为环境温度，压力）。A). U B) U-T0S C) U-TS+PV D)U-T0S+P0V损失功也是过程可逆与否的标志，因此有：A) WL=T0*S体 B)WL=T0*S环 C)WL=T0*S总 D)WL=-T0

31、*S总体系由状态1（P1,T1）可逆变化到状态2（P2,T2），该过程用EX的变化等于。A)Wid B)WL C)-Wid D)T0S总同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率（ ） A. 相同 B.低 C.高 D.不一定500恒温热源下100KJ的热量所具有的有效能为 。（T0=298K） 100KJ B. 约40KJ C. 约60KJ D. 约20KJ卡诺制冷循环的制冷系数与( )有关。A. 制冷剂的性质 B. 制冷剂的工作温度 C. 制冷剂的循环速率 D. 压缩机的功率任何体系在一定状态下的有效能是从所处状态达到与环境相平衡的可逆过程中，对外界作出的最大功。A） 正确 B) 错误有效能

32、是系统的一种热力学性质。因此，系统某个状态的有效能的数值与环境状态无关。A） 正确 B) 错误压力相同时，过热蒸汽的有效能较饱和蒸汽大，因此其做功的本领也较大。A） 正确 B) 错误温度相同时，高压蒸汽的有效能较低压时蒸汽大，所以通常用高压蒸汽作为工艺加热之用。A） 正确 B) 错误蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀，体系和环境总的有效能是守恒的。A） 正确 B) 错误根据能量守恒定律，在不消耗外部能量的前提下，功可以自发的全部转化为热，热可以完全自发的转化为功。A） 正确 B) 错误热力学效率表示能量利用真实过程与可逆过程的差距，因此，热力学效率必然小于1。A） 正确 B) 错误要对化工过程进行节能

33、改进，就必须对理想功、损失功、热力学效率进行计算和热力学分析A） 正确 B) 错误根据热力学第一定律，对某过程或系统的能量衡算，不仅能确定能量的数量利用率，而且能全面地评价能量利用情况。A） 正确 B) 错误一定状态下体系的有效能是体系由该状态达到与 时此过程理想功。体系经过不可逆过程，则过程熵变一定大于过程的 商。纯物质T-S图两相区水平线段（结线）长度表示 大小。单位质量稳流体系能量平衡方程是 。稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。体系由一状态到另一状态变化过程中以_方式进行时的功效应，称为此过程的理想功。能量平衡是以热力学 为基础，有效能平衡是以热力学 为基础。能量平衡是反映系统

34、中能量的 利用情况，有效能平衡是反映系统中能量 的利用情况。根据热力学的观点，体系与环境间由于_作推动力而传递的能量称为热，热力学第一定律的数学表达式是_规定体系吸热为正值，放热为负值，体系得功为正值，对环境做功为负值。对稳定流动体系单位质量能量的平衡方程式是_.当单位质量流体稳定流经水平、等径的阀门时，其能量平衡方程式可以简化为_当单位质量的流体经过绝热节流膨胀（忽略功、能和位能的变化）其能量守恒方程节流式正气量热计用于测量湿蒸汽的干度，其原理是是么？卡诺定理的主要内容是是么？热力学第二定律的表达式是_孤立体系的熵增表达式是_从热力学的角度分析某流体流动装置必须遵循哪三个原理？什么是理想功、

35、损失功？理想功的两个基本条件是是么？考察理想功的作用是什么？在化工过程中，动能、位能变化不大的稳定流动过程理想功Wid表达式可简化为什么？稳定流动体系物流的有效能EX的基本计算式为：_在T-S图上1-2-3-4表示卡诺循环，问卡诺循环效率用面积比如何表示 T 1 243 S 单位质量稳定流动体系能量平衡方程是_。 流体经常通过喷嘴获得高速气体（超音速），该高速气体的速度为 _。计算题(12分)有一股热水流经一段管道，由于保温不良，温度由90 下降到80， 试求此流动过程中，每千克水的理想功和损失功。假设管道的压降可忽略，水的热容Cp =4.186kJ/kg K，环境温度 T0(12分)试求1k

36、mol，300K的空气，由0.1MPa等温可逆压缩到10MPa的轴功和理想功。环境温度取T0为298K。(10分)0.1013Mpa的饱和水蒸汽被绝热压缩至0.3pa，280，蒸汽流率为1000Kg/h，环境温度25()压缩机的功率()理想功和热力学效率0.1013MPa饱和水蒸汽的焓值和熵值分别为:H1=2676.1kJkg-1 S1=7.3549 kJkg-1K-1。0.3MPa和280过热蒸汽的焓值和熵值分别为H2=3028.6kJkg-1 S2=7.6299 kJkg-1K-1(12分)(1)气体由20，2.0m3 (状态1)经绝热过程到150，1m3(状态 （2）初态同（1），经恒容

37、过程加热到150（状态3），需热量95kj （3）（2）中处于状态3的气体经等温压缩到1.0m3（状态2），同时移走185kj(12分)压力0.689Mpa, 温度260C的过热蒸汽，以一定线速度进蒸汽动力装置透平作功，乏气为0.138MPa，设此为可逆绝热膨胀过程。求：（1）每kg蒸汽的轴功（不计动能变化）；（2）进、出蒸汽的有效能（不计动能变化）；（3）有效能效率ex （设环境T=293K , P=0.1013Mpa,热损失可忽略）有关数据P (bar)T (k)H (KJ/kg)S (KJ/kg.k)Hf (KJ/kg)Sf (KJ/kg.k)Hg (KJ/kg)Sg (KJ/kg.k)

38、进透平蒸汽6.895332975.47.155出透平蒸汽1.38456.31.4042689.17.252环境水84.980.2964(12分)氨冷凝器用冷却水将气态氨冷凝为液氨，冷凝器进出口参数：氨进口：383k，1.2MPa，H1=1897kJ/kg，S1=9.010KJ/（kg.K） 氨出口：305k，1.2MPa，H2=565.2kJ/kg，S2=4.689KJ/（kg.K） 水进口：293k，0.1MPa，H3=84.10kJ/kg，S3=0.297KJ/（kg.K） 水出口：303k，0.1MPa，H4=125.81kJ/kg，S4=0.435KJ/（kg.K） 假设冷凝器与周围环

39、境无热交换，环境温度T0=298K。试求：(1)冷凝1Kg汽氨耗用冷却水量（4分）；(2)冷凝1Kg汽氨总损耗功（8分）。(13分)化工生产中需0.1MPa，80热水用于设备保温，此热水由0.2MPa，175水蒸汽通入0.1MPa， （1）制备1吨热水需用多少冷水和水蒸汽？ （2）此混合过程理想功和损失功是多少（按1吨热水计）？ （3）如果用0.1MPa，95热水代替水蒸气制备0.1MPa，80热水，那么损失功又是多少（按 (4) 比较（2）和（3）的结果，哪一个损失功小？为什么？设混合过程热损失可忽略，环境温度是20有关数据列于下： 热水（80 ） 热水（95） 冷水（20） H （kJ/k

40、g） 334.91 397.96 83.96 2819.7S （kJ/（kg K） 1.0753 1.2500 0.2966 7.3931（10分）设有压力为1.013MPa、 6.868MPa、 8.611MPa的饱和蒸汽和1.013MPa， 573K的过热蒸汽和8.611MPa，573K的饱和水，若这些蒸汽和水经充分利用后，最后排出0.1013MPa， 298K的冷凝水（即环境状态）。（1）将它们做功本领从大到小排序，并说出如此排序的理由。（不需要计算）（2）简要阐述如何合理利用蒸汽。（3）计算3#（序号见下表）饱和蒸汽的有效能Ex。(4) 若将3#饱和蒸汽变成4#饱和水，环境温度为298

41、K，请计算此过程所做的理想功。序号P, MPaT,KS (KJ/Kg.K )H (KJ/Kg )0#水0.10132980.3674104.91#饱和蒸汽1.0134536.58227762#过热蒸汽1.0135737.1330533#饱和蒸汽8.6115735.78727834#饱和水8.6115733.25341344(12分) 试求将1kg，0.6MPa的空气，按如下条件变化时的热量变化，以及有效能变化。取环境温度为25（1）等压下由-38加热至30（2）等压下由30冷却至-170(12分)有一台空气压缩机，为气动调节仪表供应压缩空气，平均空气流量为500m3h-1，进气初态为25，0.

42、1Mpa，压缩到(12分)一汽缸活塞装置中以气体经过不可逆过程后，内能增加了32kJ，在此过程中，体系从540K的贮热器接受热量100KJ，然后又经过一可逆过程回到始态，此过程也只在体系与540K的贮热器之间发生，已知经此两过程后，贮热器的熵变为0.01KJ/K，试计算（1），在第一个不可逆过程中，体系所做的功（2），在第二个可逆过程中所传递的热量（3），在第二个可逆过程中体系所做的功(12分)设有1mol理想气体在恒温下由10atm，300k经不可逆膨胀至1atm时所做的功是1kcal，计算和Wl（环境温度T0=300k，按稳流体系考虑）(16分)试比较如下几种水蒸汽，水和冰的有效能大小。设

43、环境温度为298K。 0.15MPa，160 0.3MPa， 160 0.07MPa，100 100 0.1MPa，100 0.1MPa，0(10分)某人称其能用100的饱和水蒸汽，提供140的热能，且每公斤水蒸汽可供热量1800kJkg参考答案12345678910BADCCADDAC11121314151617181920DCABCBBBAB2122232425ABAAB环境基态完全平衡热温商汽化熵H+1/2u2+gZ=Q+WS不可逆性完全可逆第一定律；第二定律量；品质温差 UQWH1/2U2+gz=Q+Ws 或HEkEpQWsHQH0采用节流原理，当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽，测定过热

44、蒸汽的温度、压力得知过热蒸汽的焓值，从而求得湿蒸汽的干度。所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机，以可逆热机效率最大，所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆热机其效率相等，与工作介质无关。 max1T2/T1dsQ/Tds0质量守恒 能量守恒 熵增原理理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时，理论上可以产生的最大功或者必须消耗的最小功。损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功与理想功之间的差值。 Wl=Wac-Wid1）体系内部一切变化可逆2）体系只与温度为T0的环境进行可逆的热交换。理想功是一个理论的极限值，用来比较实际功的标准。wid = H-T0SEX=(H

45、-H0)-T0(S-S0)=T0*S-Hh + u2/2 + gz = q+ wS；计算题(12分)WL = Wid = 7033 kJ/kg(12分)解：由空气的T-S图可查得，在300K下，各压力状态下的焓值和熵值如下： 0.1MPa，H1=13577 kJkmol-1 S1=126 kJkmol-1K-1 10MPa，H2=1300 kJkmol-1 S2=87 kJkmol-1K-1 稳流系统 H=Q-WS 可逆过程 WS=Qrev-H 其中可逆热Qrev=TS=T（S2-S1）=300（87-126）=-11700 kJkmol-1所以 理想功 计算结果表明，等温下将空气从0.1MP

46、a压缩至10MPa时，其消耗的理想功比可逆轴功要少一些，这是因为压缩时放出的热量可逆地传递给环境，环境获到了部分功，消耗的功最少。 (10分)(1)Ws= H1- H2=2676.1-3028.6=-352.5 kJkg-1 (2) Wid=T0S-H=298.15(7.6299-7.3549)-(3028.6-2676.1)=-270.4 kJkg-1(12分)解： 对封闭体系 （1） （2）此过程为恒容过程 ， W=0 （3）20，2.0m3 (1),1m3(2) 150(3)U是状态函数 又 ， ，W=190kJ(12分)解：(1)按等熵s1=s2 蒸汽进1点出2点，x=(s2-s2f)

47、/(s2g-s2f)=(7.155-1.404)/(7.252-1.404)=0.9834 H2=H2gx2+H2f(1-x2)=2689.1*0.9834+0.0166*456.3=2652kg/kJ WS=( H1- H2)=-(2975.4-2652)=-323.4kg/kJ 忽略动能变化，WS=323.4 kg/Kj（2）B1=H1-0+TS1-0=（2975.4-84.98）-293*（7.155-0.2964）=2890.4-2009.6=880.8 kg/Kj B2=（2562-84.98）-293*（7.155-0.2964）=2567-2009.6=557.4（3）B=B-/

48、B+=（Ws+B2）/B1=（323.4+557.4）/880.8=100% 忽略动能变化(12分).第一定律，Q=0，W=0，H=0，1*（1897-565.22）=G水（125.81-84.1） G水=31.93kg氨冷凝器作孤立体系， SL=G水S水+1*S氨 =31.93（0.435-0.297）+（4.689-9.010）=0.0853kJ/kg氨冷凝水 WL=T0SL=298*0.0853=25.41 kJ/kg氨冷凝水(13分)（1）334.1 * 1000 = 83.96 * （1000 - m汽）+ 2819.7 * m汽 ， m汽= 91.73 kg(10分)（1）3#2#

49、1#4# 因为温度压力越高，蒸汽的作功本领越大；温度相同时，压力越高，蒸汽的作功本领越大；压力相同时，温度越高，蒸汽的作功本领越大； 任何温度压力下的饱和蒸汽比任何温度压力下的饱和水作功本领大。（2）应尽可能利用高压蒸汽来做功，低压蒸汽来加热。（3）(12分)解：由空气的T-S图可查得0.6MPa下各温度状态的焓及熵值如下： -38（235K），H1=11620 Jmol S1=104 Jmol-1K-1 30（303K），H2=13660 Jmol S2=111 Jmol-1K-1 -170（103K），H3=7440 Jmol S3=77 Jmol-1K-1 （1）等压加热热量 有效能变化

50、 （2）等压冷却热量 有效能变化 (12分)解：对绝热过程 H=-Ws 初、终态的焓值可以查空气的有关图表得到，也可以从气体的P-V-T关系式求得。由于压力不高，此时空气可当成理想气体处理。多变指数k 可导出理想气体绝热可逆过程的轴功式压缩时温度变化关系式为： 即为224如果出口压力较高，则不能当成理想气体处理，真实气体的PVT性质是可以通过状态方程准确计算的。(12分)解：（1）因为 所以W1=-Q1+(2) 因为S贮=-Q体系1 /T贮 - Q体系2 /T贮=0.01Q体系2= -Q体系1-S贮T贮=-100 -5.4= -105.4kJ（3）循环过程：所以答：（1）第一个不可逆过程中体系

51、所做的功为：-68kJ （2）在第二个可逆的过程中所传递的热量 -105.4kJ （3）在第二个可逆过程中体系所做的功为 73.4kJ(12分)解：因为是理想气体恒温，所以 （即）所以Q体=-Wal=-（-1）kcal/mol=4.186*103j/mol所以=Q环/T环= -Q体/T环= -4186/300= -13.95j/mol.k= -Rln(P2/P1)= -8.314*ln(1/10)=19.14J/mol.k所以= = -13.95+19.14=5.19J/mol.kWl=T0=300*5.19=1557Jmol.k答：总熵变为5.19j/mol.k损失功为1.557kj/mol

52、(16分)解：由水和水蒸汽性质表可查得各状态点的焓和熵值，设298K，液态水为基准态，有效能为0。 根据有效能计算式： 计算结果见下表所列。序号t,P,MPaH,kJkg-1S,kJkg-1K-1B,kJkg-10250.1104.890.3674011600.152792.87.4665572.421600.32782.37.1276662.931000.072680.07.5341439.441000.12676.27.3614487.151000.1419.041.306934.2600.1-334.4-1.224735.2判断水蒸汽的价值，应当用有效能而不是焓，从表中1，2可见，相同温

53、度下，高压蒸汽的焓值虽不如低压蒸汽高，但是其有效能却比低压蒸汽为高。实际使用中，当然高压蒸汽的使用价值高，相对称为高品质能量。(10分)解：热泵可以提高热能的温度，其原理采用某工质，使其在低于环境的温度下蒸发，即从环境吸入热量，再压缩到较高压力，在高于环境温度下冷凝放热，达到供热的目的。0.1MPa，100的饱和水蒸汽，若取298K 热能的有效能为： 487.1501.2，显然这一说法是不可行的，实际过程中热损耗是不可避免的，二者之间的差距更大。第七章 相平衡一、选择题(共10小题，12分)1、(1分)对无热溶液，下列各式能成立的是 。A. SE=0，VE=0 B. SE=0，AE=0C. G

54、E=0，AE=0 D. HE=0，GE= -TSE2、(1分)下列方程式中以正规溶液模型为基础的是 。A. NRTL方程 B. Wilson方程C. Margules方程 D .Flory-Huggins方程3、(1分)戊醇和水形成的二元三相气液液平衡状态，其自由度F= 。A. 0 B. 1C. 2 D. 34、(1分) 在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。 5、(1分)对液相是理想溶液，汽相是理想气体体系，汽液平衡关系式可简化为（ ）。A yi f = xi piS B. yi p =i xi piS C yi p = xi piS D. yi p = xi piS 6、(

55、1分)二相（相和相）二元（组分1和2）体系，一定T，P下，达到平衡时，下列关系式中能成立的是 。A.1a=2, 1=2 B. 1a=2, 2a=1C.1a=1, 2a=2 D. 1a=1,1=27、(1分)等温汽液平衡数据如符合热力学一致性，应满足下列条件中（ ）。A. 足够多的实验数据 B. 1 ln（1/2）dX10 C. （ln1）/ PT，X0 D. （ln1）/ TP，X 0二、判断题(共2小题，2分)1、(1分)二元共沸物的自由度为2。( )三、简答题(共5小题，25分)1、(5分)工程上常见的汽液平衡问题有哪些类型？2、(5分)相平衡准则。3、(5分)简述汽液平衡计算的两种处理方

56、法。4、(5分)相平衡的热力学一致性检验5、(5分)各相的温度、压力相同外，各相中各组分i的分逸度 （化学位）必须相等四、计算题(共8小题，132分)1、(15分)乙醇（1）-甲苯（2）溶液达汽液平衡，测得P=183mmHg,t=45C,X1=0.300,Y1=0.634, 45C下蒸汽压 P1s=173mmHg,P2s=75.4mmHg,汽相可视为理想气体 求: (1)活度系数1, 2 (2)GE (3)与理想溶液比是正偏差还是负偏差？为什么？2、(12分)已知某含组分 1 和 2的二元溶液，可用 ln1=AX22 , ln2=A X12 关联，A可视为常数，60 下达汽液平衡时能形成共沸物

57、，现测得60下 1 = 14.7, P1S = 0.0174MPa, P2S = 0.0667MPa，设汽相可视为理想气体。试求：1GE表达式；2A值；60C下恒沸点组成和平衡蒸汽压。（12分）3、(18分)4、由文献乙腈（1）- 水（2）体系能形成共沸物。60 ，414.10mmHg下达汽液平衡时，x1 = 0.4843，y1 = 0.6792 试计算：1）此条件下活度系数1和2 （2分）；2）Maugules方程的常数 A和 B （2分）；3）60下无限稀释活度系数1 和2（2分）；4）60下共沸点组成（4分） ；60下共沸点处平衡蒸汽总压。（4分）设此体系汽相可视为理想气体。已知Antoine方程形式为 log PiS = Ai - Bi/（Ci + t） t-，PiS- 饱和蒸汽压，mmHg。Antoine 常数 乙腈： A1 = 7.33986 B1 = 1482.290 C1 =250.523 水： A2 = 8.07131 B2 = 1730.63 C2 =233.426 Margules 方程形式 ln1 = x22 A + 2（B - A）x1 ln2 = x12 B + 2（A - B）x2 Margul