化工热力学考试试卷

化工热力学考试试卷（附答案）

一、填空题（每题2分）

1.正丁烷的偏心因子①=0.193,临界压力〃产3.797MPa,在刀=0.7时的蒸汽压为

MPa

2.混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是

3.剩余性质实质相同的温度和压力下热力学性质之差；超额性质是

指热力学性质之差

4.气体从高压到低压作绝热可逆膨胀时4T.4S，理想气体流过节

流阀时，zlT,/S

5.由热力学第二定律可知，过程的不可逆性越大，过程的燃产dS，损耗功

WL___

二、选择题（每题2分）

1.在90℃,lalm下，苯（1）—甲苯（2）汽液平衡系统可以视为完全理想体系，

此条件下蒸汽压pSI=1.343atm,/A=0.535atm,则汽液平衡组成为分别是（）

A.0.576;0.773B.0.773;0.576C.0.424;0.227D.0.227;0.424

2.端产是由而引起的

A.体系与环境间热量交换B.体系与外界功的交换

C.体系内部的不可逆性D.体系与外界的物质交换

3.冬天要给寝室供热取暖，消耗500W•〃的电量，采用可逆热泵循环（空调），

电热器两种供热方式，哪种供热量多？（）

A.热泵B.两者相等C.电热器D.有争议，无法比较

4.下面哪种做法不利于提高朗肯循环热效率？（）

A.提高汽轮机进汽温度B.提高汽轮机进汽压力

C.提高汽轮机出汽压力D.抽出汽轮机部分蒸汽用于加热锅炉供水

5.对于无热溶液，下列各式成立的是

A.S£=O,V£=OB.SJO/£=0C.G£=O,A£=OD.HE=O,GE=-TSE

6.苯（1）一环己烷（2）在3O3K,O.lO13MPa下形成©=0.3的溶液，此条件下

Vi=89.96cm3/mol,V2=109.4cm3/mol,Vi=91.25cm'/mol,V2=109.64cm'/mol,溶液的

超额体积为cm3/moL

A.0.55B.-0.24C.-0.55D.0.24

7.化工热力学中有各种状态方程，如RK方程，理想气体状态方程，vdW方程,

SRK方程，PR方程，请为它们的计算准确性排序（）

A.RK>PR>SRK>vdW>理想气体状态方程

R》1^^，~1<〉氏1<〉\记\¥〉理担气体状态方程

C.PR>vdW>SRK>RK>理想气体状态方程

D.SRK>PK>PR>vdW>理想气体状态方程

8.下列关于逸度的说法不正确的是（）

A.逸度可称为校正压力B.逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度

C.逸度表达了真实气体对理想气体的偏差

D.逸度课代替压力，使真实气体的状态方程变为A=nRT

9.立方型状态方程有多种形式，其中对摩尔体积V的三次展开式中，若解得V有

三个实根，则最大的根表示（）

A.气相摩尔体积尸B.液相摩尔体积U

C.无实际物理意义D.气相摩尔体积与液相摩尔体积之和

10.下列化工热力学研究特点的说法不正确的是（）

A.研究体系为实际状态

B.处理方法以理想状态为标准态加以校正

C.解释微观本质及其产生某种现象的内部原因

D.应用领域是解决工程中的能量利用及平衡问题

三、计算题(每题15分)

1.某二组元液体混合物在298K和1.0133X105Pa下的焰可用下式表示：

H=100+150r2+V2(1Or(+5r2)

式中“单位为J/mol。试确定在该温度、压力状态下

(a)用Xi表示H/和“2；

(b)纯组分焰和也的数值；

(c)无限稀释下液体的偏摩尔焰〃广和〃20°的数值。

2.试将以卜形式的RK方程改写成普遍化形式，并计算在300K,3.704MPa时异

丁烷的摩尔体积।“人、

\-h队1+/J

式中h=B/Z,B=bp/RT,A/B=a/bRT,5，。和/?为RK方程参数。

(参考热力学数据：(=4O8.1K,p,=3.648x106)

3.己知某含组分I和2的二元溶液的GE/RT=BX\X2,B可视为常数，50℃下

达汽液平衡时能形成共沸物，现测得50℃下©:=14.7,

Pis=0.0l74MPa,P2S=0.0667MPa,汽相可视为理想气体。

试求：

(1)In”和In九表达式(以X为变量)(4分)

(2)常数B值(3分)；

(3)502下恒沸点组成和平衡蒸汽总压(即平衡压力)(7

分)；

(4)/G表达式(以X为变量)(4分)。

参考答案

1.0.2435

2.ln/=Zxiln(^/xi)

3.真实气体与理想气体真实溶液与理想溶液

4.<0=0=0>0

5.越大越大

二、

ACACDABDAC

三、

1.解：

(1)因为：.+再=1

故：H=100%)+150(l-x1)+x1(l-xlJ10x(+5(1-x()]=150-45$-54：

<dxj"

'也、

cH

求微分:=-45-15x,2

dx.,、

\।T.P

故:77,=150-45百一5x；+(l-x,)[-(45+15xf)]=105-l5k+10年力/

H2=150-45%-5x；+x,(45+15xf)=150+lOxf力打

(2)将xl=l及xl=0分别代入上式，得纯组分焰H1和H2o

”2=150%/

(3)和H；是指在xl=O及xl=l时的“i及"2

将X=0代入上式，得：

将为=1代入上式，得:

否=16。//

2、解.：7=7；-7；

4_49340

得B=0：08664pL

~B~7；15

4

分别将8及A/B值代入题给形式的RK方程，则

/?14.9340,h

Z=----kx

\-hB\\+h)1-/?*f、1+/z

力_0.08664pr

TZ「

p,='=0.102

T=—=0.735

Pc

Z=—7.8283(—)

\-h1+//

可得〃=吗也令z。—00佻7

Wz=0.9126,/?=0.0131l

Z=0.9119,/z=0.01312

ZRT0.9119x8.314x3(X)_.

V1Z=----=----------------：-----=6A.1ly41x1i0n3m3//nv)l

p3.7(Mxl05

3、解：(I)Inyi=BX22,lnY2二BX12

(2)In/*=limln/]=^=In14.7=2.6878

X|->0

(3)恒沸时X1=Y1,X2=Y2,

Py=3附和Py2="&-%"

In%+In斤=Iny2+InP；与内+x2=\联立求解

2.6878%；+In0.0174=2.6878x：+ln0.0667得x,=0.25;%=0.75

2687875226878x0252

P=x,/,4-x2y2P；=0.25x0.0174x^^+0.75x0.0667xe

=0.01973+0.05918=0.07891Mpa

Eid

(4)\G=G+\G=RT(BXXX2+x,In+x2Inx2)

4、该过程在T-S图上如下图所示.

1状态：高压水，4Mpa,水近似不可压缩必-"LCOM

=4+1xI。/x(4-0.004)x10,

lll

4状态:过热蒸汽，4Mpa.500X?H4=3445.3kJ•kg-,S4=7.0901•kg--K

5状态：乏汽,0.004MpaS5=S4=7.0901

s/1

=2554.4。•kgTH5=H6=121.46AJ-kg-S：=8.474M城.K-

=星=0.422佻/依

v

设状态5乏汽的干度为x,则S5=S4=(l-x)S^+^

(1-x)x0.4226+xx8.4746=7.0901解得x=0.828

对熔有

“5=(1-x)〃；+xH；v=(1-0.828)X121.46+0.828X2554.4=2135.9(kJkg-l)

}l

6状态：H6=121.46kJ-kg'S.=0.4226kJ-kg-■K~

若为理想郎肯循环：

4f5过热蒸汽可逆绝热膨胀过程，轴功为

W3=-(H4-H5)="(3445.3-2135.9)=-1309AkJ-kg-'

5f6乏汽冷凝，放热

Q,=/76-W5=121.46-2135.9=-2()14.44A:J

6—1饱和水升压过程，泵耗功

6l

%=H「H『VH°M=1.004X10-3X(4-0.004)x10=4.012kJ-kg-

且％=4+4.012=121.46+4.012=125.470/7

由于泵耗功很少，可忽略不计。

1-*4水吸热成过热蒸汽，吸热量

Q=H4-H1=3445.3-125.47=3319.^kjkg-'

理想循环效率

3=(Ws+Wp)j309.44.012xK)0%=39%

QQ3319.83

卢枉玄ss36003600__,八g...

汽林率SSC=----=-------=2.76Akg-KW-h

-Wv1305.39

若过程为不可逆绝热膨胀：

蒸汽在透平机中绝热膨胀至5,状态，由乏汽的干度可求出5,状态焰值。

H..=(1-0.92)x121.46+0.92x25