化工热力学复习题及答案 Last updated at 10:00 am on 25th December 2020
《化工热力学》课程模拟考试试卷
A
开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式： ，所需时间： 分钟
考生姓名： 学号： 班级： 任课教师：
F)
1．理想气体的压缩因子1Z =，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子 。
(A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚
2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 。
(A) (B) MPa ； (C) MPa (D) MPa
3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 。
(A) 可以解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。
(B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。
(C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ，G )。
(D) 可以解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的p -V -T 的问
题。
4．对于流体混合物，下面式子错误的是 。
(A)
lim i i i
x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+
(C) 理想溶液的i i V V =，i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =，i i G G =
5．剩余性质R
M 的概念是表示什么差别的 。
(A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体
(C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度
6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 。
(A) 气体状态 (B) 液体状态
(C) 固体状态 (D) 气液不分状态
7．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) 反应速率预测
(C) 化工过程能量分析 (D) 相平衡研究
8．对单位质量，定组成的均相流体系统，在非流动条件下有 。
(A) d = d + d H T S V p (B) d = d + d H S T V p
(C) d =d + d H S T V p -(D) d = d d H T S V p --
9．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 。
(A) T S R V V b ???= ??-??(B)
T S R V V b ???=- ??-?? (C) T S R V V b ???= ??+??(D)
T S p V b V ???
= ??-?? 10．汽液平衡关系
s
i i i i py p x γ=的适用的条件______ _。 (A) 无限制条件 (B) 低压条件下的非理想液相
(C) 理想气体和理想溶液 (D) 理想溶液和非理想气体
11．在Θ条件下，高分子溶液中溶剂的热力学性质为零的是 。
(A) 过量偏摩尔混合热E
1H ?
(B) 过量偏摩尔混合热E
1S ?
(C) 过量化学位1E
μ?
(D) 过量偏摩尔热力学能E
1
U ?
12．在Θ条件下，高分子溶液的Flory-Huggins 相互作用参数χ为 。
(A) χ>0 (B) χ<0
(C) χ=0 (D) χ=1/2
13．当物体的温度大于其临界温度、压力大于其临界压力时，该物体所处的状态称为超临
界流体。 ( )
14．若忽略动能或位能的变化，稳流过程的能量平衡式为：s H Q W ?=-，则该式对可逆与
不可逆过程均适用。 ( )
15．工程上，制冷循环的实际轴功可按下式计算：
2
1
s d p p W V p
-=?。 ( )
16．对绝热混合过程，物系熵变
sys 0
S ?>。 ( )
17．物系状态变化时所具有的最大作功能力称为理想功，它的数值大小与环境状态无关。
( )
18．理想溶液i γ= ，?
i f = 。
19．对二元溶液，溶液性质M 与其组份的偏摩尔性质1M 和2M 之间的关系为 。
20．节流过程为 过程。可逆绝热压缩（膨胀）过程为 过程。 二、计算题(50分，共5小题，每小题10分)
1．试用普遍化Virial 方程计算丙烷气体在378K 、下的剩余焓和剩余熵。已知丙烷的物性参数为：c 369.8K T =、c 4.246MPa p =、0.152ω=。剩余焓与剩余熵的计算公式为：
R (0)(0)(1)(1)r r r r r d d d d H B B B B p RT T T T T ω??????=-+-?? ? ???????；
R (0)(1)r r r d d d d S B B p R T T ω??=-+???? 其中：(0) 1.6r 0.4220.083B T =-
； (1)
4.2r 0.1720.139B T =-
，r T 、r p 分别为对比温度和对比压
力。
2．在473K 、5MPa 下二元气体混合物的逸度系数满足下列关系：()122ln 1y y y ?=+，式中
1y ，2y 为组分1和组分2的摩尔分率，试求1?f 、2?f 的表达式，并求出当10.5y =时的1?f 、2?f 各为多少？
已知：
[],,?(ln )?ln ln j i i
i i i T p n
f n py n ?????==??
???。 3．已知环己烷(1)－苯酚(2)二元系统在144℃的气液平衡形成恒沸物，恒沸物组成
az az 110.294x y ==。已知144℃时物质的饱和蒸气压s 175.20kPa p =，s
231.66kPa p =。该溶液
的过量Gibbs 函数E
G 与组成的关系为E 12G RT Bx x =，其中B 仅是温度的函数。求该二元
系在10.6x =时的平衡压力及气相组成，假设气相近似为理想气体。已知：①活度系数与
过量偏摩尔Gibbs 函数之间的关系为
()[]
E ,,ln j i i i T p n nG RT n γ??
??
?=?????；②汽液相平衡关系符合关
系式s s
111222p p x p x γγ=+。
4．某冷冻装置每小时必需获得冷冻量
5-10 4.1810kJ h Q =??，它采用氨蒸汽压缩制冷循环。该循环
的运行如下图所示，并已知各关键点的焓值为
-111450kJ kg H =?，-121570kJ kg H =?，
-134405kJ kg H H ==?，试求该制冷循环中每kg 氨的冷冻能
力0q ，氨的循环速率-1
/kg h m ?，压缩机所需的功-1
s /kJ h W ?，制冷系数ξ。已知制冷系数为)0s Q W ξ=-
5．在温度308K 下的PS-环己烷Θ溶剂，当溶液浓度为3-1
7.3610kg L c -=??，其渗透压为，
试根据Flory-Huggins 溶液理论求此溶液的第二Virial 系数*
2B 、Flory-Huggins 相互作用参数
χ、PS 的PS δ和PS 的分子量n M 。
已知Virial 方程为
(
)*
21n c RT M B c
π=+，相互作用参数与溶解度参数的关系为
21
12()V RT χδδ=
-，()13116.7J cm δ-=?，环己烷的摩尔体积为3-11108cm mol V =?。
三、简答题(10分，每小题5分)
①何为高分子理想溶液？试比较小分子理想溶液与高分子理想溶液的不同点。
②可用Flory-Huggins 相互作用参数χ和第二Virial 系数*
2B 来判断溶剂优劣试问它们分别为何值时，溶剂是高分子化合物的良溶剂、θ溶剂、非溶剂以及高分子在上述三种溶液中的热力学特征和形态是怎样的
T
S
题二、4小题附图
《化工热力学》课程模拟考试试卷 A(答案)
开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式： ，所需时间： 分钟考生姓名： 学号： 班级： 任课教师：
F)
1．理想气体的压缩因子1Z =，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子
(C) 。
(A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚
2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 (C) 。
(A) (B) MPa ； (C) MPa (D) MPa
3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 (B) 。
(A) 可以解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。
(B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。
(C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ，G )。
(D) 可以解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的p -V -T 的问
题。
4．对于流体混合物，下面式子错误的是 (D) 。
(A)
lim i i i
x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+
(C) 理想溶液的i i V V =，i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =，i i G G =
5．剩余性质R
M 的概念是表示什么差别的 (B) 。
(A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体
(C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度
6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 (D) 。
(A) 气体状态 (B) 液体状态
(C) 固体状态 (D) 气液不分状态
7．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是( B )。
(A) 判断新工艺的可行性 (B) 反应速率预测
(C) 化工过程能量分析 (D) 相平衡研究
8．对单位质量，定组成的均相流体系统，在非流动条件下有 (A) 。
(A) d = d + d H T S V p (B) d = d + d H S T V p
(C) d =d + d H S T V p -(D) d = d d H T S V p --
9．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 (A) 。
(A) T S R V V b ???= ??-??(B)
T S R V V b ???=- ??-?? (C) T S R V V b ???= ??+??(D)
T S p V b V ???
= ??-?? 10．汽液平衡关系
s
i i i i py p x γ=的适用的条件___(B) _。 (A) 无限制条件 (B) 低压条件下的非理想液相
(C) 理想气体和理想溶液 (D) 理想溶液和非理想气体
11．在Θ条件下，高分子溶液中溶剂的热力学性质为零的是 (C) 。
(A) 过量偏摩尔混合热E
1H ?
(B) 过量偏摩尔混合热E
1S ?
(C) 过量化学位1E
μ?
(D) 过量偏摩尔热力学能E
1U ?
12．在Θ条件下，高分子溶液的Flory-Huggins 相互作用参数χ为 (D) 。
(A) χ>0 (B) χ<0
(C) χ=0 (D) χ=1/2
13．当物体的温度大于其临界温度、压力大于其临界压力时，该物体所处的状态称为超临
界流体。 ( T )
14．若忽略动能或位能的变化，稳流过程的能量平衡式为：s H Q W ?=-，则该式对可逆与
不可逆过程均适用。 ( T )
15．工程上，制冷循环的实际轴功可按下式计算：
2
1
s d p p W V p
-=?。 ( F )
16．对绝热混合过程，物系熵变
sys 0
S ?>。 ( T )
17．物系状态变化时所具有的最大作功能力称为理想功，它的数值大小与环境状态无关。
( F )
18．理想溶液i γ= 1 ，?i f = i i f x Θ。
19．对二元溶液，溶液性质M 与其组份的偏摩尔性质1M 和2M 之间的关系为
1212M x M x M =+。
20．节流过程为 等焓 过程。可逆绝热压缩（膨胀）过程为 等熵 过程。 二、计算题(50分，共5小题，每小题10分)
1．试用普遍化Virial 方程计算丙烷气体在378K 、下的剩余焓和剩余熵。已知丙烷的物性参数为：c 369.8K T =、c 4.246MPa p =、0.152ω=。剩余焓与剩余熵的计算公式为：
R (0)(0)(1)(1)r r r r r d d d d H B B B B p RT T T T T ω??????=-+-?? ? ???????；
R (0)(1)r r r d d d d S B B p R T T ω??=-+???? 其中：(0) 1.6r 0.4220.083B T =-
； (1)
4.2r 0.1720.139B T =-
，r T 、r p 分别为对比温度和对比压
力。
解：r c 378369.8 1.022T T ===，r c 0.5074.2460.119p p p ===
(0) 2.6 2.6r r d 0.6750.6750.638d 1.022B T T ===，(1) 5.2 5.2
r r d 0.7220.722
0.645d 1.022B T T ===
2．在473K 、5MPa 下二元气体混合物的逸度系数满足下列关系：()122ln 1y y y ?=+，式中
1y ，2y 为组分1和组分2的摩尔分率，试求1?f 、2?f 的表达式，并求出当10.5y =时的1?f 、2?f 各为多少？已知：
[],,(ln )?ln j i i i T p n n n ????
?=??
???。 解：
12
22ln ()n n n n n n ?=
+，则：
23
121,,(ln )?ln 2T p n n y n ?????==?????，1
22122,,(ln )?ln (12)T p n n y y n ?????==+??
???
又
??1,2)i
i i f i py ?
==，(，因此3
2211?y f py e =，212(12)22?y y f py e +=
当p =5MPa ，120.5y y ==时，()3
32220.511?50.5 3.21MPa y f py e e
?==??= 3．已知环己烷(1)－苯酚(2)二元系统在144℃的气液平衡形成恒沸物，恒沸物组成
az az 110.294x y ==。已知144℃时物质的饱和蒸气压s 175.20kPa p =，s
231.66kPa p =。该溶液
的过量Gibbs 函数E G 与组成的关系为
E 12G RT Bx x =，其中B 仅是温度的函数。求该二元系在10.6x =时的平衡压力及气相组成，假设气相近似为理想气体。已知：①活度系数与
过量偏摩尔Gibbs 函数之间的关系为
()[]
E ,,ln j i i i T p n nG RT n γ??
??
?=?????；②汽液相平衡关系符合关
系式
s s
111222p p x p x γγ=+。 解：E
12
n n nG B RT
n =，则： 2E 2
121,,(/)ln T p n nG RT Bx n γ???==?????，1
2212,,(/)ln E T p n nG RT Bx n γ???==??
???
由气液相平衡关系s i i i i py p x γ=及恒沸点关系az az i i x y =知：az s
12
az
s 2
1p p γγ=，代入数据得： 2
22131.66
()ln
75.20B x x -=，解得 2.1B =-
当10.4x =，
22
12ln 2.1 2.10.60.756x γ=-=-?=，10.47γ=；同理，
2221ln 2.1 2.10.40.336x γ=-=-?=-，20.715γ=
4．某冷冻装置每小时必需获得冷冻量
5-10 4.1810kJ h Q =??，它采用氨蒸汽压缩制冷循环。该循环
的运行如下图所示，并已知各关键点的焓值为
-111450kJ kg H =?，-121570kJ kg H =?，
-134405kJ kg H H ==?，试求该制冷循环中每kg 氨的冷冻能
力0q ，氨的循环速率-1
/kg h m ?，压缩机所需的功-1s /kJ h W ?，制冷系数ξ。已知制冷系数
为)0s Q W ξ=-
解：()
5-1
014 4.1810400kg h
1450405Q m H H ?===?--
5．在温度308K 下的PS-环己烷Θ溶剂，当溶液浓度为3-1
7.3610kg L c -=??，其渗透压为，
试根据Flory-Huggins 溶液理论求此溶液的第二Virial 系数*
2B 、Flory-Huggins 相互作用参数
χ、PS 的PS δ和PS 的分子量n M 。
已知Virial 方程为
(
)*
21n c RT M B c
π=+，相互作用参数与溶解度参数的关系为
21
12()V RT χδδ=
-，()13116.7J cm δ-=?，环己烷的摩尔体积为3-11108cm mol V =?。
解：
(
)*21n c RT M B c
π=+，因为环己烷是PS 的θ溶剂，因此*
2
0B
=，12χ=。
T
题二、4小题附图
根据
21
12()V RT χδδ=
-，已知312116.7(J cm )δ-=?，而3-1
1108cm mol V =?
，因此
-312
PS 2116.713.3(J cm )δδδ====?
三、简答题(10分，每小题5分)：
①何为高分子理想溶液？试比较小分子理想溶液与高分子理想溶液的不同点。
解答：在Θ温度下，高分子溶液的过量化学位为零，是高分子理想溶液。亦即Θ溶液的情况，此时高分子“链段”间与高分子“链段”与溶剂分子间的相互作用抵消，高分子处于无扰状态，排斥体积为零。
对于小分子溶液：E 0H H =?=，E id 0S S S =?-?=，E id
0G G G =?-?=
对于高分子溶液：E E E 0G H T S =?-?=，但E 0H ≠，E
0S ≠。
②可用Flory-Huggins 相互作用参数χ和第二Virial 系数*2B 来判断溶剂优劣试问它们分别为
何值时，溶剂是高分子化合物的良溶剂、Θ溶剂、非溶剂以及高分子在上述三种溶液中的热力学特征和形态是怎样的 解答：
良溶剂
Θ溶剂
非良溶剂
>0 =0
<0
高分子状态 高分子链扩张
高分子链为自然状态
高分子紧缩析出
化工热力学详细答案
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.314673 4.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.5 6 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.6 4.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为 550.1cm 3·mol － 1所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为
第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状 态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0， 0=U ?，0=T ?，0=H ?，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等， 初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 6. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 三、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临 界流体。） 3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。（对。则纯物质的P －V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。） 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自 由度是零，体系的状态已经确定。）
化学化工学院《化工热力学》课程考试试题（A 卷） 2013-2014学年 第一学期 班级 时量120分钟 总分100分 考试形式：闭卷 一、填空题（24分，每空1.5分） 1、写出热力学基本方程式dU= ；dA = 。 2、几个重要的定义公式： A= ； H= ；G=__________。 3、对理想溶液，ΔH=_______，ΔS=________。 4、热力学第一定律的公式表述（用微分形式）： 。 5、等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________+0ln 11=γd x 。 6、化工热力学研究的主要方法包括： 、 、 。 7、以压缩因子表示的三参数对应态原理的关系式： 。 8、朗肯循环的改进的方法： 、 、 。 二、选择题（每个2分，共22分，每题只一个选择项是正确答案） 1、纯物质的第二virial 系数（ ） A 、仅是温度的函数 B 、是温度和压力的函数 C 、 是温度和体积的函数 D 、是任何两强度性质的函数 2、泡点的轨迹称为（ ） A 、饱和汽相线 B 、汽液共存线 C 、饱和液相线 3、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 浓度的减小而（ ） A 、增加 B 、减小 C 、不变 D 、不一定 4、关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 （ ） A 、活度是相对逸度，校正浓度，有效浓度； B 、理想溶液活度等于其浓度。 C 、活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。 D 、γi 是G E /RT 的偏摩尔量。 5、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。 为混合物的逸度）） （； ； ； Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２ Ｌ１Ｖ２１２２f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V (????).(????)(????).(=======11 6、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 与P 一定，偏摩尔性质就一定。
化工热力学答案_课后总习题答案详解 第二章习题解答 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 【参考答案】：流体p-V-T 关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT 关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T ，P ，V 等）计算不可测的热力学性质（H ，S ，G ，等）。只要有了p-V-T 关系加上理想气体的id p C ，可以解决化工热力学的大多数问题。 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。 【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。 2）临界点C 的数学特征： 3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线； 4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。 5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。 6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。 7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 【参考答案】：气体只有在低于T c 条件下才能被液化。 2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素？ 【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T 、p 有关，而且与每个气体的临界特性有 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?
关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。 2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？ 【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。 偏心因子不可以直接测量。偏心因子ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 2-6 什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有哪些类型？ 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a ，b ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT 性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）以两项virial 方程表示的普遍化第二virial 系数关系式(普遍化virial 系数法) 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的 r T 和r p 下，具有相同ω值的所有 流体具有相同的压缩因子Z ，因此它们偏离理想气体的程度相同，即),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下，不同气体的对比摩尔体积r V （或压缩因子z ） 是近似相等的，即(,) r r Z T P =。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 【参考答案】： 由于范德华方程（vdW 方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW 方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的p-V-T 关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，如修正Rackett 方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。 2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？ 【参考答案】：对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如Tr ，
【最新整理，下载后即可编辑】 化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝ 6 8.314673 4.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p ==6 0.08678.314190.64.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106＝ 5 8.314673 2.98710V -?-?－ 0.553.224 (673)( 2.98710) V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 6 6 4.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1
一．选择题(每题2分,共10分) 1、纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅就是温度的函数 B 就是T 与P 的函数 C 就是T 与V 的函数 D 就是任何两强度性质的函数 2、T 温度下的过冷纯液体的压力P (A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3、 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0、3,在一定的T,P 下,8812.0?,9381.0?21==?? ,则此时混合物的逸度系数为 。(C) A 0、9097 B 0、89827 C 0、8979 D 0、9092 4、 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程,装置所产生的功为24kJ,则流体的熵变( A ) A 、大于零 B 、小于零 C 、等于零 D 、可正可负 5、 Henry 规则( C ) A 仅适用于溶剂组分 B 仅适用于溶质组分 C 适用于稀溶液的溶质组分 D 阶段适用于稀溶液的溶剂 二、填空题(每题2分,共10分) 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃,其等压平均热容为75、31J/mol,则此过程的焓变为 (1882、75)J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C ),按下列途径由T 1、P 1与V 1可逆地变化至P 2,则, 等温过程的 W =21ln P P RT -,Q =21ln P P RT ,U = 0 ,H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0、193,临界压力为p c ＝3、797MPa,则在Tr ＝0、7时的蒸汽压为 ( 0、2435 )MPa 。 4. 温度为T 的热源与温度为T0的环境之间进行变温热量传递,其等于热容为Cp,则ExQ 的 计算式为(00(1)T xQ p T T E C dT T =-? )。 5. 指出下列物系的自由度数目,(1)水的三相点 0 ,(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡 状态 1 三、简答题:(共30分) 1. 填表(6分)
第二章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。（1）理想气体方程；（2）RK 方程；（3）PR 方程；（4）维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解]（1）根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积id V 为 331 6 8.314(400273.15) 1.381104.05310 id RT V m mol p --?+= ==???（2）用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5() () RT a V b V b p T pV V b -= +-+（E1） 其中 2 2.5 0.427480.08664c c c c R T a p RT b p = = 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K,c p =4.60MPa ，将它们代入a,b 表达式得 2 2.56-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010a ??==????531 6 0.086648.314190.6 2.9846104.6010b m mol --??= =???以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 516 8.314673.15 2.9846104.05310 V -?= +??350.563353.2217(1.38110 2.984610) 673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?- ??????+?355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=??第二次迭代得2V 为
模拟题一 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ c ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ a ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ b ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ a ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ a ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ a ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。
一、 单项选择题（每题3分，共30分）： 1．关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ B ） 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。 2．下列关于G E 关系式正确的是（ C ）。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 3．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ D ）。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=；C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 4.下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质( D ) （A ）与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性。 5．关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程 变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 6．范德华方程与R －K 方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V 存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V 值是 B 。 A 、饱和液体体积 B 、饱和蒸汽体积 C 、无物理意义 D 、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积 7．对于流体混合物，下面式子错误的是 D 。 A B 、 i i i V P U H += C i i V i i U U = D 、理想溶液的i i S S = i i G G = 8．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔH id B 。 A. >0； B. =0； C. <0 ； D. 不确定。 9．体系中物质i 的偏摩尔体积i V 的定义式为： D 。 A.i j n v T i i i n V V ≠??=,,][ B .i j n v T i i n V V ≠??=,,][总 C .i j n p T i i i n V V ≠??=,,][ D. i j n p T i i n V V ≠??=,,][总 10．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 C 。 A.i i f x f ∧ ∑=； B. i f f ∧ ∑=； C. ln i i i x f x f ∧ ∑=ln ； D. ln 0 ln f x f i ∑=
泰山学院课程考试专用 泰山学院材料与化学工程系2005级、2007级3+2化学工程与 工艺专业本科2007～2008学年第一学期 《化工热力学》试卷A （试卷共8页，答题时间120分钟） 一、 判断题（每小题1分，共15 分。请将答案 填在下面的表格内） 1、只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质都等于化学位。 2、对于确定的纯气体来说，其维里系数B 、C 、……只是温度的函数。 3、孤立体系的熵总是不变的。 4、当过程不可逆时，体系的作功能力较完全可逆的情况下有所下降。 5、二元液相部分互溶体系及其蒸汽的达到相平衡时，体系的自由度为2。 6、理想溶液中所有组分的活度系数均为1。 7、二元混合物的相图中泡点线表示的饱和汽相，露点线表示的是饱和液相。 8、二元组分形成恒沸物时，在恒沸点体系的相对挥发度等于1。 9、若化学平衡常数随着温度的升高而升高，则反应的标准焓变化0H ?为负值。 10、纯物质的平衡汽化过程，其摩尔体积、焓及吉布斯函数的变化均大于零。 11、在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。 12、对于理想溶液的某一容量性质恒有0i i M M =。 13、能量不仅有数量的大小还有质量的高低，相同数量的电能和热能来说，电 能的做功能力大于热能。 14、无论以Henry 定律为基准，还是以Lewis-Randall 规则为基准定义标准态 逸度，混合物中组分i 的活度和逸度的值不变。 15、逸度与压力的单位是相同的。
二、填空题（1-5题每空1分，6-11题每空2分，共25分） 1、在相同的初态下，节流膨胀的降温效果 （大于/小于） 等熵膨胀的降温效果。 2、恒温恒压下，吉布斯-杜亥姆方程为 （以i M 表示）。 3、形成二元溶液时，当异种分子之间的作用力小于同种分子之间的作用力时， 形成正偏差溶液，正偏差较大的溶液具有最 的沸点。 4、对于二元混合物来说一定温度下的泡点压力与露点压力 (相同/不 同)的。 5、当过程的熵产生 时，过程为自发过程。 6、当化学反应的温度不发生变化时，对体积增大的气相反应，增大压力，反 应进度 ，加入惰性气体反应进度 。 7、已知平衡压力和液相组成，用完全理想体系下的汽液平衡准则计算泡点温 度时，在假设的温度下算出1i y <∑，说明假设的温度 ， 应 ，重新计算，直到1i y =∑。 8、正丁醇（1）和水（2）组成液液平衡系统，25℃，测得水相中正丁醇的摩 尔分数为0.00007，而醇相中水的摩尔分数为0.26，则水在水相中的活度系数为 ，水在醇相中的活度系数为 。 9、某换热器内，冷热两种流体进行换热，热流体的流率为 -1100kmol h ?,-1-129kJ kmol K p c =??,温度从500K 降为350K,冷流体的流率 也是-1100kmol h ?,-1-129kJ kmol K p c =??,温度从300K 进入热交换器，该换热器表面的热损失-187000kJ h Q =-?，则冷流体的终态温度t 2= K,该换热过程的损耗功W L = kJ/h 。设300K T Θ=，冷热流体的压力变化可以忽略不计。
《化工热力学》课程模拟考试试卷 A 开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式： ，所需时间： 分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师： 写T ，错的写F) 1．理想气体的压缩因子1Z =，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子 。 (A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚 2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 。 (A) 15.33MPa (B) 2.7594 MPa ； (C) 1.3797 MPa (D) 1.1746 MPa 3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 。 (A) 可以解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。 (B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。 (C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ，G )。 (D) 可以解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的p -V -T 的 问题。 4．对于流体混合物，下面式子错误的是 。 (A) lim i i i x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+ (C) 理想溶液的i i V V =，i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =，i i G G = 5．剩余性质R M 的概念是表示什么差别的 。 (A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体 (C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度 6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 。 (A) 气体状态 (B) 液体状态 (C) 固体状态 (D) 气液不分状态 7．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是( )。
一、试计算一个125cm 3的刚性容器，在50℃和18.745MPa 的条件下能贮存甲烷多少克（实验值是17克）？分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和PR 方程的结果。 解：查出T c =190.58K,P c =4.604MPa,ω=0.011 (1) 利用理想气体状态方程nRT PV = g m RT PV n 14872.0=?== (2) 三参数对应态原理 查表得 Z 0=0.8846 Z 1=0.2562 (3) PR 方程利用软件计算得g m n mol cm V 3.1602.1/7268.1223=?=?= 二、用virial 方程估算0.5MPa ，373.15K 时的等摩尔甲烷（1）-乙烷（2）-戊烷（3）混合物的摩尔体积(实验值5975cm 3mol -1)。已知373.15K 时的virial 系数如下（单位：cm 3 mol -1）， 399,122,75,621,241,20231312332211-=-=-=-=-=-=B B B B B B 。 解：混合物的virial 系数是 44 .2309 399 212227526212412022231 132332122132 3222121313 1 -=?-?-?----= +++++==∑∑==B y y B y y B y y B y B y B y B y y B ij i j j i 298.597444.2305.0/15.373314.8/=-?=+=B P RT V cm 3 mol -1 三、(1) 在一定的温度和常压下，二元溶液中的组分1的偏摩尔焓如服从下式2 211 x H H α+=，并已知纯组分的焓是H 1，H 2，试求出H 2和H 表达式。 解： ()112221 2 2121121222dx x dx x x x dx dx H d x x H d x x H d αα-=-=???? ??-=- =得 2122x H H α+= 同样有2211 x H H α+= 所以 212211x x x H x H H x H i i α++==∑ ()()1,,o r r r r Z Z P T Z P T ω=+323.1518.745 1.696 4.071190.58 4.604r r T P = ===0.88640.0110.25620.8892Z =+?=30.88928.314323.15127.4/18.745 ZRT V cm mol P ??= ==1250.9812127.4t V n mol V ===15.7m g =
化工热力学考试试卷 一．单项选择题（共10题，每小题2分） 1. 关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ B ） 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。 2. 下面的说法中不正确的是 ( B ) A . 纯物质无偏摩尔量 。 B. 任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 C. 偏摩尔性质是强度性质。 D. 强度性质无偏摩尔量 。 3. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 4. 若分别以某一真实气体和理想气体为工质在两个恒温热源T1、T2之间进行卡诺理想循环，试比较这两个循环的热效率。 B A ．前者大于后者 B. 两者相等 C. 前者小于后者 D.没法比较。 5. 混合物的逸度f 与组分逸度i f ∧ 之间的关系是 （ D ） A ．f= i i f x ^ ∑ B ．f= i f ^ ∑ C ．f=i i f x ^ ln ∑ D ．lnf=i i i x f x /ln ^ ∑ 6．某体系进行不可逆循环时的熵变为 （ B ） A ．ΔS 体系﹥0，ΔS 环境 =0 B ．ΔS 体系=0，ΔS 环境﹥0 C ．ΔS 体系=0，ΔS 环境 =0 D ．ΔS 体系﹥0，ΔS 环境 ﹥0 7．有效能衡算的依据是 D 。 A. 热力学第一定律 B.热力学第二定律； C.热力学第三定律 D.热力学第一、二定律 8. 关于理想溶液，以下说法不正确的是（ B ）。 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。 9. 汽液平衡关系 i i s i i x P Py γ=的适用的条件（ B ） A .无限制条件 B. 理想气体和非理想溶液 C. 理想气体和理想溶液 D .非理想气体和理想溶液 10．判断恒温恒压条件下化学反应达到平衡时的公式是 （ B ）
化工热力学课后答案(填空、判断、画图) 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积 相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、 终态压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径 无关。） 二、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C ig P ???? ??--，?U =() 1121T P P R C ig P ???? ??--，?H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，?U = 0 ，?H = 0 。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是 超临界流体。）
习题 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧 状态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0，0=U ?，0=T ?，0=H ?， 故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 3. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质，但是状态方程 P=P (T ，V )的自变量 中只有一个强度性质，所以，这与相律有矛盾。（错。V 也是强度性质） 7. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相 等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是γ γ) 1(1212-??? ? ??=P P T T （其中ig V ig P C C =γ）， 而一位学生认为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。(错。) 9. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 10. 自变量与独立变量是不可能相同的。（错。有时可以一致） 三、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。
化工热力学期末试题（A）卷 2007~2008年使用班级化学工程与工艺专业05级 班级学号姓名成绩 一．选择 1．纯物质在临界点处的状态，通常都是 D 。 A．气体状态 B．液体状态 C．固体状态D．气液不分状态 2．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 B 。 A. 可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T 行 为的问题。 B．可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题。 C．可以从容易获得的物性数据（P、V、T、x）来推算较难测定的数据（ H，U，S，G ） D．可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的P-V-T的问题。 3．虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质，从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。. A 。 A．正确 B．错误 4．甲烷P c=,处在P r=时，甲烷的压力为 B 。 A．B． MPa； C． MPa
5．理想气体的压缩因子Z=1，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体 的压缩因子 C 。 A ． 小于1 B ．大于1 C ．可能小于1也可能大于1 6．对于极性物质，用 C 状态方程计算误差比较小，所以在工业上 得到广泛应用。 A ．vdW 方程，SRK ； B ．RK ，PR C ．PR ，SRK D ．SRK ，维里方程 7．正丁烷的偏心因子ω=，临界压力P c = 则在T r =时的蒸汽压为 2435.0101==--ωc s P P MPa 。 A 。 A ．正确 B ．错误 8．剩余性质M R 的概念是表示什么差别的 B 。 A ．真实溶液与理想溶液 B ．理想气体与真实气体 C ．浓度与活度 D ．压力与逸度 9．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 A 。 A ．dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ．dH = -SdT + Vdp D ．dH = -TdS -Vdp 10．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 A 。 A ．(S/V)T =R/(v-b ) B ．(S/V)T =-R/(v-b) C ．(S/V)T =R/(v+b) D ．(S/V)T =P/(b-v) 11．吉氏函数变化与P-V-T 关系为()P RT G P T G x ig ln ,=-，则x G 的状态应该为
一． 选择题（每题2分，共10分） 1.纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是温度的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 2.T 温度下的过冷纯液体的压力P （A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0.3，在一定的T ，P 下，8812.0?,9381.0?21==?? ，则此时混合物的逸度系数为 。（C ） A 0.9097 B 0.89827 C 0.8979 D 0.9092 4. 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ ，则流体的熵变（ A ） A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.可正可负 5. Henry 规则（ C ） A 仅适用于溶剂组分 B 仅适用于溶质组分 C 适用于稀溶液的溶质组分 D 阶段适用于稀溶液的溶剂 二、填空题（每题2分，共10分） 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃，其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的焓变为 （1882.75）J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2， 则，等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1 ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0.193，临界压力为p c ＝3.797MPa ，则在Tr ＝0.7时的蒸汽压为 （ 0.2435 ）MPa 。 4. 温度为T 的热源与温度为T 0的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为Cp ，则E xQ 的 计算式为(0 (1)T xQ p T T E C dT T = - ? ）。 5. 指出下列物系的自由度数目，(1)水的三相点 0 ，(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡 状态 1
第二篇模拟试题与参考答案
化工热力学模拟试题(1)及参考答案 一（共18分） 判断题（每题3分） 1 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小。 ( ) 2 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?S 不可逆>?S 可逆。 ( ) 3 由三种不反应的化学物质组成的三相pVT 系统，达平衡时，仅一个自由度。 ( ) 4 热量总是由TdS ?给出。 ( ) 5 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。 ( ) 6 物质的偏心因子ω是由蒸气压定义的，因此ω具有压力的单位。 ( ) 二（共16分） 简答题（每小题8分） 1 Virial 方程()2 11''==+++??????pV Z B p C p RT ()212= =+++??????pV B C Z RT V V 如何证明： B B RT '= 22C B C (RT)-'= 2 水蒸气和液态水的混合物在505K 下呈平衡态存在，如果已知该混合物的比容为3-141cm g ?，根据蒸气表的数据计算混合物的焓和熵。已知在该温度下的饱和水蒸气性质 为： 三（15分） 用泵以756kg h ?的速度把水从45m 深的井底打到离地10m 高的开口储槽中，冬天为了防冻，在运送过程中用一加热器，将-131650kJ h ?的热量加到水中，整个系统散热速度为-126375kJ h ?，假设井水为2℃，那么水进入水槽时，温度上升还是下降？其值若干？假设动能变化可忽略，泵的功率为2马力，其效率为55％（1马力＝735W ）（视为稳流系统）。 四（20分） 一个Rankine 循环蒸气动力装置的锅炉，供给2000kPa ，400℃的过热蒸气透平，其流量-125200kg h ?，乏气在15kPa 压力下排至冷凝器，假定透平是绝热可逆操作的，冷凝器出口为饱和液体，循环水泵将水打回锅炉也是绝热可逆，求：（1）透平所做的功？（2）水泵所做的功？（3）每千克蒸气从锅炉获得的热量？已知2000kPa ，400℃过热蒸气的热力 学性质为：-1H 29452J g .=?，-1-1 S 71271J g K .=??；15kPa 压力下的乏气热力学性质为： 21kg cm -?、27℃压缩到268kg cm -?，并经级间冷却到27℃，设压缩实际功率1224kcal kg -?， 求级间冷却器应移走的热量，压缩过程的理想功、损耗功与热力学效率，设环境温度为27℃。已知甲烷的焓和熵数据如下：