热力学补充复习试题2(原)

化工热力学补充复习题（2）单项选择1.指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸气压时，则该物质的状态为（1.2.A饱和蒸气B超临界流体C过热蒸气D压缩液体偏心因子是从物质的蒸气压定义的，其量纲为（AkPaB1C压力的单位DPa3.液体的压缩系数K几乎（4.5.A不随组分数变化B不随体积膨胀系数变化C不随温度和压力变化D不随液体的摩尔体积变对单组分单相系统，若系统的三种性质x、y、z存在）AA-1B1C0D2对于理想化的不可压缩的流体，与熵无关的是（=f"，y），则循环关系式£‘Ox'丿©丿yzxA温度B压力C温度和压力D组成6.计算热力学性质的方法不包括（A普遍化关系法B剩余性质法C状态方程法D对比态原理7.纯物质的偏摩尔性质就是其（A化学位6.计算热力学性质的方法不包括（A普遍化关系法B剩余性质法C状态方程法D对比态原理7.纯物质的偏摩尔性质就是其（A化学位B摩尔性质C临界性质D容量性质8.对于混合的理想气体，组分的逸度与其分压（A相等B不相等C逸度大于分压D逸度小于分压9.9.在一定的温度和压力下，由等摩尔的气体A和B组成的混合物中A组分的逸度系数为e-0.2 ,B组分的逸度系数为e-0.3,则混合物的逸度系数为（

10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.e-0-2+e-0-3B-e0-2+e0-302丰03Ce~20.2丄0.3De-0-2+e-0-3B-e0-2+e0-302丰03Ce~20.2丄0.3D一e2理想溶液服从Lewis-Randall规则，即理想溶液组分的逸度与其摩尔分数成（ ）BA比例B正比C反比D没关系某封闭系统经历一不可逆过程，系统所做的功和排出的热量分别为100kJ和45kJ则系统的熵变（）DA等于零B大于零C小于零D不确定汽液平衡的平衡温度均低于体系中任一组分的（ ）CA对比温度B汽化温度C临界温度D凝固温度与气体相比，液体的体积膨胀系数和压缩系数的值都（A很大B很小C与气体相当D无可比性描述什么和混合物性质之间联系的函数式称为混合规则（A纯物质性质B临界参数C组分的摩尔分数D理想溶液逸度系数定义为物质的逸度与其压力之比，所以逸度系数（A等于1B与压力的单位相同C等于0D是无因次的由热力学基本方程可得僚］TATB-pCVDS只有广度量才有偏摩尔量，偏摩尔量本身是（A容量性质B强度性质C摩尔性质共轭性质液态溶液中Lewis-Randall规则可表示为limi=f，它在什么条件时是正确的（xiiAXT1BxT0CxfgD任何情况i i i理想溶液中组分i的活度等于以摩尔分数表示的组分i的（ ）B

A逸度B浓度C温度D亨利系数对于纯物质的逸度f、混合物中组分的逸度f和混合物的逸度f,当混合物的极限组成x—1时，f和iiiTOC\o"1-5"\h\zf都等于( )CiA0B1Cfdwil门丫］是下列哪一个的偏摩尔量( )AGEAi BAIna CAInf DAIn申RT i水蒸气作为加热介质时，只要传热推动力满足要求，采用蒸气的压力应尽量较()BA高A高B低C可高可低D不确定为提高制冷系数，常采取的措施是(A过冷措施A过冷措施B节流膨胀深冷循环D抽气循环T温度下的过热蒸汽的压力(A大于该温度下的饱和蒸气压A大于该温度下的饱和蒸气压B小于该温度下的饱和蒸气压C等于该温度下的饱和蒸气压C等于该温度下的饱和蒸气压以上说法都不对下列偏摩尔性质定义中,正确的是叫=d(nM)

dniT,d(nM)

dniT,nV,njd(nM)

dniT,p,njd(nM)dninS,nV,njd(nM)

dninS,p,nj气体经过稳流绝热膨胀，对外做功，如忽略宏观动能、位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值()BA增加B不变 C减少D不能断定不可逆稳定流动系统的能量累积等于零,过程的熵产生AS( )AA大于零B等于零C小于零D不确定过热蒸汽通过绝热可逆膨胀，对外做功为Ws，经过计算此过程的理想功为W，则W与W的关系为idids

)CA大于B小于C相等D不确定纯物质p-V图临界等温线上临界点的特性是( )AAT=T

c=0,也、2V2丿TAT=T

c=0,也、2V2丿T=TcClav丿T=T

c>0,匹、laV2丿T=Tc=0,〔竺'lav2丿T=Tc>0,匹、laV2丿T=Tc>0>0化学位是物质系统的( )CA摩尔性质A摩尔性质B容量性质C强度性质D广度性质某流体在稳定流动装置内经历了一个不可逆绝热过程,所产生的功为25kW,则流体的熵变( )AA大于零B小于零C可正可负D不变对于任何实际过程，总有效能必定会( )AA减少A减少B增加C守恒D可增加也可减少理想气体通过节流阀后，一般温度会( )CA上升B下降C不变 D不确定下列叙述正确的是( )AA等熵膨胀的制冷量要比节流膨胀的制冷量大B任何气体在任何条件下进行节流膨胀，气体的温度必然降低C由于热泵供热可获得比所耗轴功大得多的热量，因此在热泵制热过程中实现了无效能向有效能的转化D制冷循环中制冷剂作等熵膨胀T温度下纯物质的过热蒸气的压力比该温度下其饱和蒸气压( )CA相等B高C低 D不确定立方型状态方程RK方程中的参数( )AA通常表达为物质临界参数的函数BA通常表达为物质临界参数的函数B属纯经验参数C需由少量p-V-T实验数据经回归确定D为与物质无关的确定常数自然界中进行的一切过程，从热力学的角度必须满足（ ）DA满足质量守恒B满足能量守恒C满足熵增原理D同时满足质量守恒、能量守恒和熵增原理一个系统从状态（I）分别经历可逆过程和不可逆过程到达状态（口）,下面说法正确的是（ ）AA两个过程的理想功一样大B两个过程都有有效能的损失C两个过程的熵变都大于零D两个过程的熵变都等于零BE多项选择BE在纯物质P-V图上，临界等温线上临界点的特性是（A徑1Iqv丿T—Tc>0B〕—0C

Iqv丿A徑1Iqv丿T—Tc>0B〕—0C

Iqv丿T—T

c丿T=T

cD徑1Iqt丿T—Tc回2丿T-Tc2.关于纯真实气体的逸度系数，正确的是（ABCEA是温度的函数B是压力的函数可理解为压力的校正系数D单位与压力相同可以大于1或小于13.对于理想溶液，正确的是（ABEA组分i的活度等于其摩尔分数组分i的活度系数等于1C组分的逸度系数等于1D组分的逸度系数等于D组分的逸度系数等于0组分i的活度为组分i的逸度与该组分在标准态时的逸度之比4.当纯物质的气液两相达到平衡时，4.当纯物质的气液两相达到平衡时，BDEAHAHl—Hv Bfl—fvSL=SvDQL—V ERL=RV5.对于混合的理想气体（5.对于混合的理想气体（BCEA组分的逸度大于其分压B组分的逸度等于其分压C组分的逸度系数等于1D组分的逸度系数等于0E组分的逸度系数等于纯组分的逸度系数6.在关于损失功的描述中，正确的是6.在关于损失功的描述中，正确的是（ABCEA损失功是过程可逆与否的标志B过程的不可逆性愈大，损失功愈大C损失功可衡量实际过程的能量利用情况D不可逆过程的损失功等于0E由熵增原理，损失功总是大于等于0系统处于平衡态时，组分的什么性质在各个相中是相等的（ ）BCA偏摩尔量B化学位C偏摩尔Gibbs函数DGibbs函数E热力学能关于热泵的说法，正确的是（ ）ABCA热泵的工作目的是供热B从自然环境或低温余热中吸取热量送到高温空间C热泵的供热量是低温区被吸取的热量与消耗的机械功之和D热泵的操作温度范围是环境温度与低于环境温度的空间温度E热泵是将热量从高温区传向低温区并维持高于环境温度的设备关于Gibbs-Duhem方程，正确的是（ABCDE）A表明了二元系统中二个组分的偏摩尔量之间的关系B可由二元系统的一个组分的偏摩尔量推算另一组分的偏摩尔量C可以用于判断实验测得的热力学数据是否合理D可以用来检验热力学数据的一致性E温度、压力一定时，二兀系统的Gibbs-Duhem方程可表示为：xdM+xdM=01122化学位的表达式为（ABCE）6(nG)dni6(nG)dniT,p,njB 6(nU)6ninS,nV,nj6(nH)6ninS,p,njDI6(nG)6niT,nV,nj6(nA)I6n|i T,nV,nj在关于有效能的说法中，正确的有（ABC）A是任何系统与环境作用，从所处状态达到与环境相平衡状态时的过程中对外作出的最大有用功B有效能是系统的一种热力学性质C节能就是节约有效能，防止能量无偿降级D有效能的数值和所选定的平衡的环境状态无关E可逆过程会产生有效能的损失下列方程中是气体状态方程的是（ACD）ARK方程 BNRTL方程CBWR方程DVirial方程EWilson方程计算热力学性质的方法有（ ）ABDEAMaxwell关系式B剩余性质法 C对比态原理D状态方程法E普遍化关系法蒸气压缩制冷循环的性能与制冷剂的性质密切相关，制冷剂应（ ）ABCDEA常温下冷凝压力低B大气压力下沸点低C汽化潜热大D化学稳定性好E具有较高的临界温度关于物质的偏心因子3,正确的是（ ）AEA3是从物质的蒸气压定义的B3是从物质分子的对称性定义的C3是由物质分子的极性定义的D3是由蒸气压定义的，因此3具有压力的单位E简单流体的3值等于零有关逸度的表述中，正确的是（ ）ABCEA纯物质的逸度f可定义为,在等温条件下,dG=RTdInf B理想气体的逸度等于其压力C逸度与压力具有相同的单位D汽液两相平衡的条件是汽液两相的逸度相等E液态溶液的标准态逸度有Henry定律和Lewis-Randall规则两种17.能量平衡方程AH+^Au2+gAZ=Q+W适用于（ ）CE2sA任何系统的任何过程B稳流或非稳流过程C稳定流动系统D非稳流系统的绝热过程E稳定流动系统与环境没有功交换的过程18.苯⑴和环已烷（2）在303K,0.1013MPa下形成x^O.1的溶液,此条件下V=89.96cm3-mol-1,V=109.40cm3-mol-1，V1=92.10cm3-mol-1，V2=109.43cm3-mol-1，则对溶液正确的有()ABEA AV =VEB AH=HE C AG=GE D AS=SE E AU=UE判断正误将大量分子组成的体系视为一个整体，研究大量分子中发生的平均变化，这是热力学的微观研究方法符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。(x)孤立系统的熵是恒定的。(x)可逆过程的有效能是守恒的。(V)水蒸气作为加热介质时,只要传热推动力满足要求,应尽量采用较低压力。(V)纯流体的汽液平衡准则为fvfio(V)对于恒压、恒熵的封闭系统,平衡态的判据是焓达到最小值。(V)纯物质由蒸气变成液体,必须经历冷凝的相变过程。(x)计算偏心因子3时要用到蒸气压数据，因此3的单位是压力的单位。(x)化学位是一个强度性质类的热力学函数。(V)孤立系统的能量是恒定的°(V)不可逆过程系统的熵变恒大于零。(x)纯物质的三相点温度随着所处压力的不同而改变。(x)理想气体的焓、熵及Gibbs函数仅仅是温度的函数。(x)溶液的超额性质数值越大，则溶液的非理想性越大。(V)不可逆过程的有效能守恒。(x)一般情况下，经绝热可逆膨胀后，流体的温度下降。(V)在蒸气压缩制冷循环中,制冷剂冷凝后经过过冷再进入节流阀有助于提高过程的制冷系数(V)汽液相平衡的条件是汽液两相的逸度相等，即fv=flo(x)对于恒温下的任何气体,当压力p-0时，p与V的乘积pV-0°(x)纯物质的平衡汽化过程,摩尔体积、焓、热力学能、Gibbs函数的变化值均大于零。(x)对理想溶液，所有的超额性质均为零。(V)可逆绝热过程的熵变等于零，因此过程的有效能损失也等于零。(V)若某系统在相同的始态和终态间,分别进行可逆与不可逆过程,则AS不可逆＞AS可逆o(x)不可逆 可逆—切实际过程的总熵变大于等于零。（V）不可逆过程孤立系统的熵是增加的，但过程的有效能是减少的。（”）解释概念混合规则：描述纯物质性质和混合物性质之间联系的函数式称为混合规则。超额性质：在相同的温度、压力和组成条件下真实溶液性质和理想溶液性质之差。混合性质变化：在相同的温度压力下，真实溶液性质和溶液中各组分性质的加和—般不相等，二者之差称混合性质变化。理想功：在—定的条件下，体系的状态变到按完全可逆的过程进行时，理论上可能产生的最大功或必须消耗的最小功称理想功。损失功：由于实际过程的不可逆性,导致在给定状态变化的不可逆的实际功和相同状态变化的理想功之间产生差值，此差值称为损失功。节流膨胀：高压流体流经管道中—节流元件（如节流阀、孔板、毛细管等），迅速膨胀到低压的过程称节流膨胀。汽耗率：在蒸气动力循环中输出1kW・h的净功所消耗的蒸气量。等熵效率：对膨胀作功过程，不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功量之比。

证明1.dVdS二CVdS=CPdT(dV)‘~T~\：dfJdPS=S(T,V)dS=・・・CdQ、df丿dT(TdSAT证明1.dVdS二CVdS=CPdT(dV)‘~T~\：dfJdPS=S(T,V)dS=・・・CdQ、df丿dT(TdSATT2A\dT丿\dT丿(dS、帀丿dVTV(dSA斤(dSA1dT+(dT丿p(dP丿dS=dpT/CdSdp丿TpdVA(dSA_\dp、(dV丿(dT丿(dSAC =-V(df丿TdS=CVdTdVAT(dTdp证明：空+徑AT(dT丿dV简答1.化工热力学的主要用途答：测量、关联与推算不同条件下物质的平衡性质；对过程做可行性分析，为开发新工艺、改造老工艺提供可靠的理论依据；进行工艺设计、工艺计算及指导合理用能；解决相平衡问题。简述多级压缩的主要原因。答：制冷循环中在冷凝温度一定时如需要较低的蒸发温度，则蒸发压力也降低，这要增加压缩机的压缩比，引起压缩机功耗增加、排气温度提高等不利情况，采用多级压缩可避免这种不利情况。说明有效能分析法的一般步骤。答：1.根据需要确定被研究的物系；2.确定输入及输出各物流、能流的工艺状况及热力学函数；3.计算各物流、能流的有效能；4.对系统进行有效能衡算，求出有效能损失和有效能效率。说明Rankine循环的四个工作过程及相应的设备答：过热蒸汽通过汽轮机绝热膨胀对外做功；乏气在冷凝器中等压冷却冷凝为水，水通过水泵绝热压缩，提高压力；压缩水在锅炉中等压加热蒸发为过热蒸汽。汽液平衡与气液平衡有何区别。答：汽液平衡的平衡温度均低于体系中任一组分的临界温度，系统中各组分均是可凝性组分，气液平衡是指常规条件下的气态组分与液态组分之间的平衡关系，体系中至少有一种组分是非凝性气体，平衡温度可高于体系中某一组分的临界温度。说明制冷剂选择的一般原则。答：1.汽化潜热大，这样可以减少冷冻剂的循环量；2.操作压力合适，即常温下冷凝压力应尽量低，降低对冷凝器的耐压及密封要求；蒸发压力不能过低，要高于大气压力，防止空气进入制冷系统；3.具有较高的临界温度和较低的凝固温度，使大部分放热过程在两相区进行；4.具有化学稳定性，不易燃、不分解、无腐蚀。提高Rankine循环热效率可采取哪些措施?答：提高进入汽轮机的蒸汽的温度和压力，降低乏气的压力，提高锅炉进水的温度，采用回热循环、再热循环或热电联合循环。简述热泵的主要用途。答：热泵的工作目的是供热，即从自然环境或低温余热中吸取热量并将它传送到需要的高温空间中，其操作的温度范围是环境温度(或低温空间温度)与高于环境温度的供热空间温度，其供热量是低温区被吸取的热量与消耗的机械功之和。计算1.在30工、10.133kPa下苯(1)和环已烷(2)的液体混合物摩尔体积可用下式表示：V二109.4-16.8xi-2.64片2，式中v的单位为cm3-mol-1,xi为苯的摩尔分数。试确定在该温度、压力状态下,纯组分摩尔体积V和V的数值、偏摩尔体积歹和r及混合过程体积变化AV的表达式。1212dV解： =-16.8-5.28xTOC\o"1-5"\h\zdx 11dv=V+x=(109.4-16.8x-2.64x2)+(1-x)(-16.8-5.28x)=92.6-5.28x+2.64x22dx 1 1 1 1 1 11dV=V—x =(109.4—16.8x—2.64x2)—x(-16.8—5.28x)=109.4+2.64x21dx 1 1 1 1 1

当x=1时得V=92.6一5.28x+2.64x2=89.96cm3・mol-11111当x=0时得V=109.4+2.64x2=109.4cm3・mol-1121AV=(xV+xV)-(xV+xV)=x(V-V)+x(V-V)11221122111222=x(92.6-5.28x+2.64x2-89.96)+x(109.4+2.64x2-109.4)=2.64xx11121122.25°C时2.25°C时A、B物质的饱和蒸气压：Ps=0.01Mpa,Ap；=0.1013MPa,A、B二元溶液处于汽液液三相平衡，饱和液相的组成为衡，饱和液相的组成为：xa=0.02Axa=0.98；BxAp=0.98，xBp=0.02。试计算三相平衡时的压力与汽相组成。解：在a相中xa=0.98q1B在P相中x卩=°・98沁1A所以ypA在P相中x卩=°・98沁1A所以ypA在液液平衡中，yaxaqypxpAAAAyaAxpyp

^^A

xaA=490.02yaxauypx卩BBBBxaya 0.98x1宀= =49xP0.02B在汽液平衡中：Py=yxPsiii三相平衡时的压力P=yxPs+yxpsAAABBB=(49x0.02x0.01+1x0.98x0.1013)x103=109.1kPa汽相组成y=!Z耳AP=49x0.02x0.01x103=°0398109.13.有一稳定流动的装置，进口是300C，0.5MPa的水蒸汽(H=3064.75kJ・kg-1，S1=7.4611kJ・kg-1・K-1)，出口是100C，0.1MPa的水蒸汽(H2=2676.17kJ・kg-1，S2=7.3615kJ・kg-1・K-1)o该装置是绝热的,且每通过1kg蒸汽时可近似产生388kJ的功,试分析该装置是否可行。解：以1kg水蒸汽为计算基准Q二0AH=Q+WsW=AH=H—H=2676.17—3064.75=—388.05kJs 2 1AS=S—S=7.3615—7.4611=—0.0996kJ-kg-1-K-121AS=0环AS=AS+AS=—0.0996kJ-kg-1-K-1<0总环该过程是不可能的4-有一台热机每小时消耗热值为42000kJ-kg-1的燃料30kg，可以产生的输出功率为170kW。该热机的高温热源与低温热源的温度分别是670K和330K。试判断此热机是否合理?解：q=42000x30=350kWTOC\o"1-5"\h\z1 3600T—T670—330 0508耳=t2= =0.508T 6701W=Qx\=350x0.508=177.8kW>170kW此热机是可行的5.三元混合物中各组分的摩尔分数分别为0.25,0.3和0.45,在6.858MPa,348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。解：_In©=YxIn©=xIn©+xIn©+xIn©ii1 1 2 2 3 3=0.251n0.72+0.3ln0.65+0.45ln0.91=—0.2538©=0.7759f=p©=6.585x0.7759=5.109MPa6.某厂有一输送90T热水的管道,由于保温不良,到使用单位时水温已降至70T,试求水温降低过程中的热

损失与损失功。假设大气温度为25T,已知水的比热容c=4.18J-mol-1-K-1。p解：取1mol水作为计算基准AH=Q+Ws因为W二0 所以Q=AH=nc(T—T)=4