2005-化工热力学期末考试闭卷A1及答案

南京工业大学化工热力学试题（A）卷（闭）

2004~2005年度第二学期 使用班级 化学工程与工艺专业02级

2005.6．

班级 学号 姓名 成绩

题号 得分 一 二 三 四 总分 一． 单项选择题（每题1分，共20分）

本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表： 1 题号 答案 题号 11 答案 2 12 3 13 4 14 5 15 6 16 7 17 8 18 9 19 10 20 姓名 1. 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

2．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

3. 偏心因子ω表示的是非球形分子与简单的球形分子在形状和极性方面的偏离程度。 非球形分子的偏心因子ω一般为（ ）:

A. 0 B. 0<ω<1 C.>1 D. 1

4.无论什么过程，按热力学第二定律，体系熵变（ ）

A. ≥ 0 B. = 0 C. ≤ 0 D.上述情况都有可能

5. 气体经过稳流绝热过程，外界对其作功，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

6．一封闭体系经过一变化，体系从300K恒温水浴吸收热量6000kJ，体系熵增22kJ/K，则此过程是（ ）。

A. 可逆的 B.不可逆的 C. 不可能的

７.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 本卷共6页，第1页 班级学号８. 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．（ΔS环）可逆< （ΔS环）不可逆 B. （ΔS环）可逆 >（ΔS环）不可逆 C．（ΔS环）可逆 = （ΔS环）不可逆 D．（ΔS环）可逆= 0 ?S)T应是 ） ?PA.R/V B.R C. -R/P D.R/T

10．作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去（ ）

９.对1mol符合P?RT/(V?b)状态方程的气体，(A．锅炉加热锅炉进水 B．回热加热器加热锅炉进水 C. 冷凝器加热冷凝水 D.过热器再加热

11. 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。

12.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浓度的增加而减小，则B的偏摩尔体积将随B浓度的增加而( )

A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定

13．不经冷凝，能否从气相变成液相？

A 不可能 B 能 C 还缺条件

14．二相（α相和β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.μ1a=μ2β, μ1β=μ2β B. μ1a=μ2β, μ2a=μ1β C.μ1a=μ1β, μ2a=μ2β D. μ1a=μ1β,μ1β=μ2β

15.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。

16.关于制冷原理，以下说法不正确的是( )。

A. 符合理想气体行为的气体可用来做节流膨胀过程的制冷介质。 B. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降 。

C. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大。 D. 只有当?J?T?0，经节流膨胀后，气体温度才会降低。

本卷共6页，第2页 17.下列各式中，化学位的定义式是 ( )

?(nH)?(nG)

A.　?i?[]P,nS,nj　　　　　B.　?i?[]nV,nS,nj?ni?ni

?(nU) C.　??[?(nA)]D.　?i?[]T,nS,njiP,T,nj　　　　　?ni?ni

18．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. 引入了局部组成的概念以及温度对γi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。

19． 混合物中组分i的逸度的完整定义式是( ).

A. dGi=RTdlnfi, lim [fi /(YiP)]=1 B. dGi=RTdlnfi, lim [fi /P]=1

p?0p?0^

___

^

^

___

^

^

C. dGi=RTdlnfi, limfi =1 ； D. dGi=RTdlnfi, limfi =1

p?0p?0^___^

20．一三元平衡体系，包含二个液相，一个汽相，其自由度 F = ( ). A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

二．填充题（本大题共10分。1题每格2分，2, 3，4题每格1分）

1．麦克斯韦关系式的主要作用是 。

2．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 ______________________。

3. 逸度或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。

4. 理想溶液的ΔH=______；ΔV=___ __；ΔS= ；ΔG =________________。

三．简答题（本大题共20分）

1.简述剩余性质的定义和作用。（5分）

2．简述活度的定义和物理意义。（5分）

3.理想朗肯Rankine循环有哪四个设备组成？简述该循环的工作原理（必要时可以画图说明）。（5分）

4.试述理想功的定义，给出稳流过程理想功的计算式。（5分）

四．计算题（本大题共50分）

1.（18分）有一氨压缩制冷循环装置，其制冷量为80000kJ/hr。 氨的蒸发温度是243K，经可逆绝热压缩后，冷凝至303K，过冷到298K, 再经节流阀节流后，回蒸发器。请: （1）在T—S 图上表示此循环过程；（4分） （2）计算压缩机消耗的功率（kw）；（4分） （3）计算制冷系数；（4分）

（4）如压缩过程不是可逆绝热压缩，等熵效率ηS=0.8，其余条件不变，试计算压缩机

已知压缩机进出口处氨的焓分别是 1644 kJ/kg和 1966 kJ/kg，冷凝器出口过冷氨的焓是 540 kJ/kg.

2．（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)V1,V2 （6分） (2) V1,V2 （2分） （3）V1 , V2（2分）

??消耗的功率（kw）和此装置制冷系数，并在（1）的T—S 图上 标出此过程。 （6分）

（4）ΔV（2分） ；（5）VE. （2分） 标 准 态 按Lewis—Randall定则.

3．（18分）已知某含组分 1 和 2的二元溶液的 G/RT =B X1 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 γ1∞ = 14.7,P1S = 0.0174MPa, P2S = 0.0667MPa，设汽相可视为理想气体。试求：

（1）lnγ1 和 lnγ2表达式（以Xi为变量）（4分）

（2）常数B值（3分）； （3）50oC下恒沸点组成和平衡蒸汽总压（即平衡压力）（7分）； （4）ΔG表达式（以Xi为变量）（4分）。

E

南京工业大学化工热力学试题（A）卷

试题标准答案

2004~2005年度第二学期 使用班级 化学工程与工艺专业02级 一.单项选择题

1C 2D 3B 4D 5A 6B 7B 8A 9C 10B 11C 12B 13B 14C 15B 16A 17A 18D 19A 20C

二.填充题

1.由可直接测量热力学性质（PVT）计算难以直接测量热力学性质（S,H,U） 2.Δh + Δu2/2 + gΔz = q+ wS； u2?4.0， 0, ?R2(H1?H2)3.Lewis-Randall定则， Henry定则

?xlnxii RT?xlnx

ii

三.名词解释

1. 剩余性质定义，

MR?M?M*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ΔM。 ??i??ixia?i?2．活度的定义是， a或 i0fi

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.蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。

1

f过热器 透平机 2 冷凝器 水泵 3 3 ? 4水在水泵中被压缩升压。

4? 1 进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后。

1 ?2 进入透平机膨胀作功。

2 ?3 作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成水，再回到水泵中，完成一个循环。

锅炉 4

答案共2页，第1页 4理想功是指体系从一状态变化到另一状态过程中，在一定的环境下，以完全可逆方式 进行时，理论上可能产生的最大功或理论上必须消耗的的最小功。 稳流过程理想功的计算式是，Wid = H2 – H1 – T 0（S2 –S1 ） 式中1—系统进口状态，2--系统出口状态。

四．计算题 1. （1）如右图

（2）q0 = h 1–h5 =1644 – 540 = 1104 kJ/kg w S = h2 – h1 = 1966 –1644 = 322 kJ/kg

G = Q 0/ q0 = 80000/1104 =72.46 kg/hr

WS = wS G = 322*72.46 = 23333 kJ/hr = 6.481kW

2 2’ 4 T 4’ 5 3 1 S （3）ξ= q 0/ wS = 1104/322 = 3.43 （4）ηS=0.8 = w S / w ac = 322 / w ac

， w ac= 402.5 kJ/kg

Wac = wac G = 402.5*72.46 = 29170 kJ/hr = 8.101 kW ξ= q 0/ wac = 1104/402.5 = 2.74

2. V1= 56-40X1+20 X1

?2

V2= 80 + 20 X1 2

? V1= 56 cm3 /mol V2= 100 cm3 /mol V1 = 36 cm3 /mol V2 = 80 cm3 /mol ΔV = 20X1 X2

E

V = 20X1 X2

23.1)ln?1?Bx2；ln?2?Bx12；2)ln?1??limln?1?B?ln14.7?2.6878x1?03)恒沸时,??1,即x1/y1?x2/y2ssssPy??xP　和　Py??xP　　　??P??P111122221122

ln?1?lnP1s?ln?2?lnP2s与x1＋x２＝１联立求解:22.6878x2＋ln0.0174?2.6878x12?ln0.0667得x1?0.25;x2?0.75

P?x1?1P1s?x2?2P2s?0.25?0.0174?e2.6878?0.75?0.75?0.0667?e2.6878?0.25?0.01973?0.05918?0.07891MPa ΔG = GE + ΔG= RT （B X1 X2 + X1 lnX1 + X2 lnX2 ）

id

22

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