化工热力学习题集（附答案）

模拟题一

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 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. >Ps?T?

B.

C. =Ps?T?

3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P（ B ）

A. >Ps?T?

B.

C. =Ps?T?

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. 第三virial系数 B. 第二virial系数 C. 无穷项 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

D. 只需要理想气体方程

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（ B ）

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 ）

A. ???lg(Pr)Tr?0.7?1sB. ???lg(Pr)Tr?0.8?1C. ???lg(Pr)Tr?1.0

ss

，根据欧拉连锁式，有（ B ） 9. 设Z为x，y的连续函数，

??Z???Z?A. ??????x?x??y?y??x?????1 ??y?z

??Z???x???y?B. ????????1

??x?y??y?Z??Z?x??Z???x???y?C. ???????1

??x?y??y?Z??Z?x

D. ???Z???y???y????????1 ??x?y??x?Z??Z?x10. 关于偏离函数MR，理想性质M*，下列公式正确的是（ C ）

A. MR?M?M* B. MR?M?2M* C. MR?M?M* D. M*?M?MR 11. 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 。 12. 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。

13. 二元溶液，T, P一定时,Gibbs—Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX2 = 0 b. X1dlnγ1/dX 2+ X2 dlnγ2/dX1 = 0 c. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX1 = 0 d. X1dlnγ1/dX 1– X2 dlnγ2/dX1 = 0 14. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A )

A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质

C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 15．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E )

（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）任何纯物质的活度均为1。 （E）

?i是GERT的偏摩尔量。

16．等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将：( B )

A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 17．下列各式中，化学位的定义式是 ( A )

a.　?i?[?(nH)?ni]P,nS,n　　　　　b.　?i?[j?(nG)?ni]nV,nS,nj ?(nA)?(nU)c.　?i?[]P,T,n　　　　　d.　?i?[]T,nS,n ?ni?ni18．混合物中组分i的逸度的完整定义式是 A 。

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

p?0p?0___^^___^^

^

p?0___^

p?0^

C. dGi=RTdlnfi, limfi =1 ； D. dGi=RTdlnfi, limfi =1 19．关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ B ）

A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B．偏摩尔焓等于化学位 C．偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位 20．下列关于ΔG关系式正确的是（ B ）

^A. ΔG = RT ∑Xiln Xi B. ΔG = RT ∑Xiln ai C. ΔG = RT ∑Xiln γi D. ΔG = R ∑Xiln Xi

二、填空题

1. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均等于__ ___，数学上可以表示为

________________________和________________________。

2. 根据Pitzer提出的三参数对应态原理，计算给定T, P下纯流体的压缩因子Z时，可查表得

到_______、_______，并根据公式____________，计算出Z。如果无法查表，也可根据

截断的Virial公式Z?1?BPRT，利用B0, B1仅为对比温度的函数，计算出B0, B1，根据公

式___________________，计算出B，从而得到Z的数值。

：__________________。热力学第二定律的3. 热力学第一定律的公式表述（用微分形式）

公式表述（即熵差与可逆热之间的关系，用微分形式）：__________________。

4. 几个重要的定义公式：焓H=__________________；自由能A=__________________；自

由焓G=__________________。

5. 几个热力学基本关系式：dU=__________________；dH=__________________；

dA=__________________；dG=__________________。

??S???S?；6. 写出下列Maxwell关系式： ?____________????____________。 ???V?T??p?T7. 对理想溶液，ΔH=_________，ΔV=___________，ΔS=____________，ΔG =____________。 8. 等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________ + x2dln?2?0。 9. 超额性质的定义为在相同温度、压力及组成条件下真实溶液性质和 溶液

性质之差。 10. 二元混合物的焓的表达式为 H?x1H1?x2H2??x1x2，则H1? ；

H2? 。

11. 填表 偏摩尔性质(Mi) ln ?i 溶液性质(M) H ln f ln ? ΔM 关系式(M? ?xMii) 三、是非题

（ ） 1. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。

实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的2. 由于分子间相互作用力的存在，

摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1。（ ）

饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，

高而减小。（ ）

（ ） 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。

5. 若用x表示蒸汽的干度，则该蒸汽的焓H?Hsv?(1?x)?Hsl（ ） ?x。

n6. 逸度是一种热力学性质，溶液中组分i分逸度与溶液逸度的关系fm??xiif?i。( )

7. 只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质总是等于化学位。 ( )

8. 对于由纯物质形成理想溶液时，体积和焓的混合性质变化等于0。 ( )

E9. 理想溶液中溶液的超额吉氏函数G?0，所以组分的活度系数?i?0。 ( )

10. 对二元溶液，当T、P一定时,公式 x1dln?dx11?x2dln?dx22?0成立。 ( )

四、计算题

1. 利用Maxwell关系式等，将纯流体的dS表示成T,P的函数。

，0.1MPa下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40 －12X1 － 10X12 2. 25℃

(cm3 /mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数, V为溶液的摩尔体积. 求，

??E 组(1)　V1，V２；　　(２)　V１，V２；　　(3)　V1，V2；　　(4)　?V；　(5)　V；分服从Lewis—Randall定则. （10分）

3. 酒窑中装有10m3 的96%(wt)的酒精溶液，欲将其配成65%的浓度，问需加水多少?能得

到多少体积的65%的酒精? 设大气的温度保持恒定，并已知下列数据 酒精浓度(wt)

96% 65%

V水 cm3 mol-1 14.61 17.11

V乙醇 cm3 mol-1 58.01 56.58

二元混合物的lnf?1.96?0.235x1（f单位为MPa），求（a）x1?0.24. 已知40℃和7.09MPa下，

时的f?1,f?2；（b）f1,f2

模拟题二

一．选择题（每题1分，共15分）

1、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω近似等于（ ）。

a. 0 b. 1 c. 2 d. 3

2、纯物质临界点时，对比温度 Tr（ ）

a. =0 b. >1 c. <1 d. =1

3、下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质（ ）。

（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。

4、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。 （C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量 。 5、关于逸度的下列说法中不正确的是 ( )。 （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。 6．二元溶液，T, P一定时，Gibbs—Duhem 方程的正确形式是 ( )。 a. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX2 = 0 b. X1dlnγ1/dX 2+ X2 dlnγ2/dX1 = 0 c. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX1 = 0 d. X1dlnγ1/dX 1– X2 dlnγ2/dX1 = 0

7. 在373.15K和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学势的关系为（ ）。 (A) μ(水)＝μ(汽) (B) μ(水)＜μ(汽) (C) μ(水)＞μ(汽) (D) 无法确定

8. 关于热力学基本方程dU=TdS-pdV, 下面的说法中准确的是( )。 (A) TdS是过程热 (B)pdV是体积功 (C)TdS是可逆热 (D) 在可逆过程中, pdV等于体积功, TdS即为过程热 9.关于化学势的下列说法中不正确的是（ ）。

A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质

C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 10.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）任何纯物质的活度均为1。

E（E）的偏摩尔量。 ?i是GRT

11. 等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将（ ）。

A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定

12. 麦克斯韦关系式的主要作用是（ ）。

(A)简化热力学变量的计算；(B)用某个热力学函数代替另一不易测定的热力学函数的偏微商； (C)用易于测定的状态性质的偏微商代替不易测定的状态性质的偏微商；(D) 便于用特性函数表达其它热力学函数

13.下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式？( ) A.（?T/?V)S = （?V/?S)p B. （?T/?p)S =（?V/?S)p C. （?S/?V)T = （?p/?T)V D. （?S/?p)T = -(?V/?T)p

14.对1mol理想气体，应是（ ） （a） R/V；（b）R ；（c）-R/P ；（d）R/T。 15. 下列各式中，化学势的定义式是（ ）。

?(nH)?(nG) a.　?i?[]P,nS,n　　　　　b.　?i?[]nV,nS,n

c.　?i?[?nij?nij?(nA)?ni]P,T,n　　　　　d.　?i?[j?(nU)?ni]T,nS,nj

模拟题四

二．填充题（每空1分，共13分）：

1．纯物质 T—S 图的拱形曲线下部为_______________ 区。

2．一定状态下体系的有效能是指体系由该状态达到与____________成完全平衡状态时，此过程的理想功。

3．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．溶液中组分i的活度系数的定义是 γi =________________________。 5．单位质量稳定流动体系能量平衡方程_______________________________, 对流体通过换热器的过程，能量平衡方程可简化为 ______________________，对流体通过泵、压缩机等设备的过程，能量平衡方程可简化为_______________________。 6．在下表空格处填入相应的偏摩尔性质或溶液性质

三．名词解释题（每题4分，共20分）：

1．偏心因子 2．相平衡准则 3．超额性质 4．偏离函数 5. 理想溶液

四． 计算题

1、 （12 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，20℃冷水在热水槽中混合得到。请计算： （1）制备1吨热水需用多少冷水和水蒸汽？（4分）

（2）此混合过程理想功和损失功各是多少（按1吨热水计）？（4分）

（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1吨热水计）？（2分）

(4) 比较（2）和（3）的结果，哪一个损失功小？为什么？（2分）

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℃） 水蒸气（175℃） H （kJ/kg） 334.91 397.96 83.96 2819.7 S （kJ/（kg K）） 1.0753 1.2500 0.2966 7.3931

2、 (12分) 有一氨压缩制冷循环装置其制冷能力为100000kJ/h，氨蒸发温度是243 K, 蒸发器出口的氨饱和

蒸汽经可逆绝热压缩、冷凝到303K，过冷到298K，再经节流伐等焓膨胀后回蒸发器。问： （1）如果压缩机进、出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg，冷凝器出口过 冷氨的焓是540kJ/kg，试求压缩机的理论功率和装置的制冷系数。（5分）

（2）如果将氨的蒸发温度调整到253K， 压缩过程仍为可逆绝热压缩，其余条件不 变，试问压缩机的理论功率有何变化，为什么？此时压缩机进、出口处氨的焓分别是1658kJ/kg 和1912kJ/kg。（3分）

（3）在T--S图上标出（1）、（2）二循环过程。（4分）

模拟题五

一、 选择题

1、水处于饱和蒸气状态，其自由度为 ，如要查询水的饱和蒸气热力学性质表，则需要

个独立状态参数的已知条件。

A、 0 B、 1 C、 2 D. 3 2、经历一个不可逆循环过程，体系工质的熵 。

A、增大 B、减小 C、不变 D、可能增大，也可能减小 3、体系中物质i的偏摩尔体积Vi的定义式为： 。 A、 Vi?[?Vi?ni]T,v,nj?i B、 Vi?[?V总?ni?V总?ni]T,v,nj?i

C、 Vi?[?Vi?ni]T,p,nj?i D、 Vi?[]T,p,nj?i

4、朗肯循环中为提高汽轮机出口乏气的干度，可以 A 。

A、提高初压 B、提高初温 C、降低排汽压力 D、采用回热 5、流体（T1、P1）经节流膨胀后，流体的温度必 B 。

A、不变 B、 下降 C、 增加 D、 前三者都可能。

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、可以通过测量直接得到数值的状态参数是 C 。 A、焓 B、内能 C、温度 D、 熵

8、有一机械能大小为1000KJ，另有一恒温热源其热量大小为1000KJ，则恒温热源的热火用

机械能的火用。B A、大于 B、小于 C、等于 D、不能确定

9、冬天要给-10℃房间供热取暖，消耗500Ｗ的功率给房间供热，采用可逆热泵循环、电热器两种供热方式，哪种供热方式的供热量多？ C

A．前者 B. 两者相等 C.后者 D.没法比较。

10、高压氮气从同一始态出发，分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。其中已知一个

可逆过程的工质熵变为20KJ/（kg.K），另一个不可逆过程的工质熵变 A KJ/

（kg.K）。

A、大于20 B、小于20 C、等于20 D、不能确定。

RTa11、某真实气体符合状态方程 ，a、b为的常数， P????bT?0.5(??b)则当该气体进行绝热膨胀时，膨胀后气体的温度 B 。

A、升高 B、降低 C、不变 D、不能确定 12、对于流体混合物，下面式子错误的是 。

A、 Mi??limMi B、 Hi?Ui?PVi

xi?0C、理想溶液的Vi?Vi Ui?Ui

D、理想溶液的Si?Si Gi?Gi

二、填空题

1、填表：

偏摩尔性质(Mi) ln ?i 1RT溶液性质(M) ln ? RTP2、计算逸度系数的公式 ln?i??P0(Vi?)dP 仅适用于气体组份，而不能用于液

相或固相组份。则该论述是 （作出是非判断）

3、某气体温度为150℃，其临界温度为126.20K，给气体加的压力P足够大，则气体 被

液化。（作出“能/不能”的判断）

?i??i。 （作出是非判断） 4、理想气体有f = P，而理想溶液有 ?5、 在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率是可以达到100% 。则该论述是 （作出是非判断）

6、常温常压下，将10cm3液体水与20 cm3液体甲醇混合后，其总体积=30 cm3。 则该论述是 （作出是非判断） 7、氮气在封闭的气缸内经历不可逆过程，内能减少20kJ，对外作功10kJ，则此过程中工质与外界交换热量Q = kJ。

8、汽液相平衡的计算方法有 和 两种方法，前者适用于低中压体系，后者适用于高压体系。

9、给冷流体T2加热至预定的工艺温度，采用换热器进行间接传热，当热流体温度T1减小，

即传热温差（T1-T2）减小，则流体有效能的损失 。（作出“减小/增大/不变/与传热温差无关”的判断）

3 3封闭体系中的1mol理想气体，由 p 1 =10 bar 、10、v 1 =0.4m 可逆定温膨胀到 v 2 =0. 8m ，则 ?S = KJ/（mol..K）。

11、当过程不可逆时, 孤立系统的△S总 0, 工质的△S产生 0。

12、在门窗紧闭房间有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱大门就有一股凉气扑面， 使人感到凉爽。通过敞开冰箱大门,则房间的温度将会 。 （填入“不变”或“下降”或“升高” ）

三、分析说明题

在热功转化的实际热机循环中，将5Mpa、40℃水在锅炉中定压加热到400℃的过热蒸汽。 （1） 计算其过程的焓变。工程中常采用水的热力学图或表来查询过程始态和终态的

焓值进行计算。现技术员小张使用不同来源的水蒸汽表或图（均是正式的权威出版物，数据可靠）查到同一状态点的焓值h值竟相差较大，为什么？工程中使用热力学性质图、表来求解热力学过程的焓变、熵变时要注意什么问题。

（2） 请自行给出已知条件，计算工质在锅炉所吸收的热量Q。（答题时只需给出解

题的步骤和方法，不必给出具体结果）

四、应用及计算题

1、 已知50Kg的丙烷气体，需要在137℃、5Mpa的条件下贮存。欲设计一个压力容器，

请提供该容器的体积设计参数。请分别据两种方法进行计算： （1） 普遍化三参数压缩子法 （2） 真实气体状态方程法 设丙烷符合R-K方程P?RT??b?aT0.5?(??b)

说明：答题时只需给出解题的步骤和方法，不必给出具体结果。

注意：公式中每一参量必须作出说明：根据已给条件，直接代入公式中每一参量的具体

数值和单位必须作出说明，而在计算时已知条件不足的均须自行补充说明（其中a和b不必列出公式）。否则相应步骤的得分值为0。

2、某纯物质B由1 .013Mpa，453K的饱和蒸汽变为4 .052Mpa，653K的过热蒸汽。（1）试设计以偏离函数为基础的计算过程△H的路径框图，并写出各步骤的计算过程的焓变及△H总表达式；列出所用到的主要公式，不需算出最后结果。（2）简要说明计算过程△H为何要引入偏离函数的概念。

（假设已知理想气体的Cp= a+bT+cT2，偏离焓HR）。

3、某二元低压体系，组分的结构差别较大，其超额自由焓的表达式为G/(RT)=2x1x2，某温度下，该体系纯组分的饱和蒸汽压分别为：

P1s = 82.37kPa， P2s = 37.31kPa

请进行如下计算：

（1）列出汽液平衡关系式；

（2）求组分1、组分2的活度系数与组成的关系； （3）求该温度下体系的 p-x1-y1 关系式；

E

模拟题六

一、选择题

1、R－K方程、P－R方程等是实用的立方型方程，对于摩尔体积V存在三个实根或者一个

实根，当存在一个实根V值（其余二根为虚根）时，V值是 。 A、饱和液体体积 B、饱和蒸汽体积 C、过热蒸汽 D、过冷液体

2、热源温度为 1200K ，环境温度为 300K ，高温热源提供热量1000J 中的无效能为

J。

A、250 B、750 C、300 D、400

3、高压氮气从同一始态出发，分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。其中已知一个

不可逆过程的工质焓变为50KJ/kg，而另一个可逆过程的工质焓变 KJ/kg。 A、大于50 B、小于50 C、等于50 D、不能确定。 4、混合物体系中物质i的偏摩尔焓Hi的定义式为： 。

A、 Hi?[?Hi?ni]T,v,nj?i B、 Hi?[?(nH)?ni?(nH)?ni]T,v,nj?i

C、 Hi?[?Hi?ni]T,p,nj?i D、 Hi?[]T,p,nj?i

5、以下 措施，即提高蒸汽朗肯循环的热效率，又提高汽轮机出口乏气的干度。

A、提高汽轮机进汽温度 B、提高汽轮机进汽压力

C、提高汽轮机乏汽压力 D、降低汽轮机出口乏汽压力

6、水处于过热蒸气状态，其自由度为 ，如要查询水的过热蒸气热力学性质表，则需要

个独立状态参数的已知条件。

A、 0 B、 1 C、 2 D、 3 7、经历一个实际热机的循环过程，体系工质的熵变 。 A、>0 B、<0 C、=0 D、可能>0，也可能<0 8、传热速率的单位，不正确的是 。

A、KJ/h B、KW C、KJ/s D、 J/h 9、下列论述错误的是 。

A．P-R方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。 B. R-K方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。

C.活度系数可以大于1也可小于1。 D. 压缩因子可以大于1也可小于1。

10、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。

A．前者大于后者 B. 两者相等 C. 前者小于后者 D.没法比较。

11、在相同的初态（T0，P0）和膨胀压力（P）的条件下，等熵膨胀与节流膨胀两种方案相比，哪种方案的降温大？ 。

A、前者 B、后者 C、两者相同 D、两者没有可比性 12、对于流体混合物，下面式子错误的是 。

A、M?i?limMi B、 Hi?Ui?PVi

xi?1C、理想溶液的Vi?Vi Ui?Ui

D、理想溶液的Hi?Hi Gi?Gi Si?Si

二、填空题

1、填表：

偏摩尔性质(Mi) ?V?T溶液性质(M) ln ? ln f )p]dp 仅适用于气体组份，而不能用于

2、 对于热力学关系式 dH?CpdT?[V?T(液相或固相组份。则该论述是 （作出是非判断）

3、采用普遍化压缩因子关系式或普遍化维里系数计算剩余焓，确定HR 的三个参数为 。

4、当湿蒸汽的干度 x ＝ 0 时，工质全部为 状态 。

5、某气体温度为t℃，其临界温度为tC℃，给气体加的压力P足够大，则气体能被液化的温度条件是 。

6、热力学第一定律适用于任意的热力过程，不管过程是否可逆。其论述

是 （作出是非判断）

7、在 相区，压力和温度对其容积性质的影响很小。

8、不能通过测量直接得到数值的状态参数有 。

（焓、温度、 熵、压力、内能、体积）

3 3

9、封闭体系1mol某气体，由 p 1 =1Mpa、v 1 =0.1m 定温膨胀到 v 2 =0. 4m ，则 ?S =

。 KJ/（Kmol..K）

10、放热不可逆过程，工质的热熵流 0, 工质的△S产生 0。

11、在化工生产和设计过程中，都要力求 管路上的弯头、缩扩变化，以减少火用

损失。

?12、纯物质的逸度fi，混合物的逸度f，混合物中组分的逸度fi三者的

定义相同。 （作出是非判断）

三、分析说明题（共11分）第1题5分、第2题6分

1、二元体系的活度计算式

???ln?1?x2(0.5?2x1)2 ln?2?x1(1.5?2x2)的模型是否有合理？请分析说明。

22、请举两个例子简单说明热力学第二定律在实际中的应用。

四、应用及计算题（39分） 每题13分

1、有两股压力分别是12.0 MPa和1.5 Mpa的饱和蒸汽。

(1) 如用于作功，经稳流过程变成25℃的饱和水，求Wid(To=298K) 。 (2) 如用作加热介质，经换热器后变成25℃的饱和水，求换热量Q 。 对计算结果作综合分析，在化工设计和生产过程中如何合理地使用这两股蒸汽？

已知：各状态点一些热力学参数，见表1。 状态点 1 2 3

2、某二元低压体系，组分的结构差别较大，其超额自由焓的表达式为

G/（RT）=0.735x1x2

50

℃

时

E

表1. 装置各状态点一些热力学参数

t／℃ P／MPa 状态 H／kJ·kg-1 S／kJ·kg-1·k-1 324.8 198.3 25 12 1.5 0.008169 饱和蒸汽 饱和蒸汽 饱和水 2684.9 2792.2 104.89 5．4924 6．4448 0．3674 psA该体系纯组分

?169.49kpapsB的饱和蒸汽压分别为：

?81.31kp

请进行如下计算：

（1）列出汽液平衡关系式 （2）求组分1、组分2的活度系数与组成的关系； （3）求该温度下体系的x1=0.5时，系统的总压P和组份1的气相组成y1.

3、有一氨压缩制冷机组，制冷能力Q0为4.0×104KJ·h-1，在下列条件工作：蒸发温度为-25℃，进入压缩机的是干饱和蒸汽，冷凝温度为20℃，冷凝过冷5℃。 已知：

状态点 蒸发器出口 压缩机出口 冷凝器出口 试计算：

（1）每小时制冷剂循环量； （2）冷凝器中制冷剂放出热量； （3）压缩机的功率； （4）制冷系数。

焓h／ KJ·kg-1 1430 1680 270 代号 1 2 3 模拟题八

一、 单项选择题

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 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。 E. 应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。

2．Pitzer提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是（ C ）。 A．B = BωB B．B = B ω + B C．BPC/（RTC）= B0 +ωB1 D．B = B0 + ωB 3．下列关于G 关系式正确的是（ C ）。

A. GE = RT ∑Xiln Xi B. GE = RT ∑Xiln a i C. GE = RT ∑Xiln γi D. GE = R ∑Xiln Xi 4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ D ）。

????0101

E

A. Gi??i

?

B. dGi?VidP?SidT ???nG??G?D. i? ??ni??T,nV,nj?i????nG??G?C. i? ??ni??T,P,nj?iPyi?Pi?ixis

5. 汽液平衡关系的适用的条件（ C）

B 理想气体和非理想溶液

A 无限制条件

C 理想气体和理想溶液 D 非理想气体和理想溶液

6．泡点的轨迹称为（ ），露点的轨迹称为（ ），饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为（ ）。

A. 饱和汽相线，饱和液相线，汽液共存区 B.汽液共存线，饱和汽相线，饱和液相区

C. 饱和液相线，饱和汽相线，汽液共存区 7．乙醇-水在101.3KPa下共沸体系，其自由度为（

A．0

B．1 C．2

D．3

C

）

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 （ΔS环）可逆 = （ΔS环）不可逆 D．（ΔS环）可逆= 0 C．

9．如当地冷却水温度为常年18℃，则氨制冷循环的冷凝温度应选 。

A. 18℃； B. 8℃； C. 28℃； D. 48℃。 10．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔHid B 。

A. >0； B. =0； C. <0 ； D. 不确定。 11．混合气体的第二维里系数 B A . T和P的函数 B. 仅为T的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数 12．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。 13．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 。

A.f??x?ifi； B. f????fi；

C. lnf??xilnfixi ； D. lnf??xilnf

014．纯物质临界点时，对比温度 Tr 。

A.＝ 0； B. > 1； C. < 1 ； D. = 1。

15．当潜水员深海作业时，若以高压空气作为呼吸介质，由于氮气溶入血液的浓度过大，会给人体带来致命影响（类似氮气麻醉现象）。根据下表中25℃下溶解在水中的各种气体的亨利常数Ｈ，你认为以（ ）和氧气的混和气体为呼吸介质比较适合？

气体 乙炔 空气 H/bar 1350 72950 气体 乙烷 H/bar 气体 氦气 氢气 H/bar 气体 氮气 H/bar 41850 87650 一氧化碳 5400 30600 126600 甲烷 71600 二氧化碳 1670 乙烯 11550 硫化氢 550 氧气 44380

A 氦气 B二氧化碳 C．乙烷 D．甲烷 16．下列哪个条件不符合蒸汽压缩制冷循环制冷剂的选择要求（ ）。

A. 沸点低 B. 冷凝压力低 C. 汽化潜热大 D. 较低的临界温度 17．在T-S图上，绝热可逆过程工质的状态总是沿着 进行的。

A.等焓线； B.等熵线； C.等干度线 ； D.等压线。 18．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。

二、填充题（每空1分，共15分）

1．纯物质 P-V图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 __________。 2．剩余性质是指在相同的温度和压力下 与 热力学性质之差。 3．溶液中组分i的活度系数的定义是 ?i =________________________。

4．高温热源（温度为T1）与低温热源（温度为T2）构成的热机的最大热机效率

??_______________。

5．某高温高压气体（焓值为H1，熵值为S1）做功后其焓值变为H2，熵值变为S2，环境温

度为T0，则该过程的理想功Wid?_____________ ；有效能变化

?Ex?____________ _ 。

6．检验汽液平衡数据可靠性的基本公式为 方程。 7．稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。

8．理想功是指体系的状态变化在一定的环境条件下，按 过程进行时所产生的

最大功或必须消耗的最小功。

9．在相同始态与相同终态压力下，等熵膨胀引起的温度降低比等焓膨胀的引起的温度降低

要 。

?10．在真实气体混合物P→0时，组分i的逸度系数?i等于 。

11．Wilson提出的GE模型是以 溶液为基础，并用局部体积分率代替总体

平均体积分率而得来的。

12．真实气体混合物的PVT性质=纯气体的PVT关系式+ 规则。 13．三参数对比状态原理中，三参数是指 。

三、判断题（请在正确的题后括号内画“√”,错误的画“×”）

1．维里系数的物理意义是代表物质极性的大小。 ( ) 2．对于理想混合物，?H,?G,?V均为零。 ( )

3．对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry规则，则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall规则。 ( )

4．蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀，体系和环境总的火用是守恒的，总的火无是守恒的。( )

vl5．混合物体系达到汽液平衡时，总是有f?i?f?i,fv?f,fi?filvl。 ( )

四、简答题

1．写出①稳定流动系统热力学第一定律的一般形式；②当流体流经泵和③流经换热器时系统热力学第一定律的简化形式。

2．完成相平衡体系求解过程框图。假设体系为部分理想系，已知总压及液相各组成，求该体系温度及汽相组成(ξ为某一有限小数)。

解：汽相中组分i分逸度系数??i? ，饱和蒸汽中纯组分i的逸度系数?i? VS

No，重新调整 已知P，xi 假设： 计算： 计算： 公式： Yes ?yi?1??输出T，yi

五、计算题

1．（ 10分） 6.0MPa，400℃的过热蒸汽（H1=3174 kJ·kg-1，S1=6.535 kJ·kg-1·K-1）在稳流过程中经透平膨胀到0.004MPa、干度x=0.9。（已知0.004 MPa下Hg=2554 kJ·kg-1，Sg=8.4808 kJ·kg-1·K-1，HL=120 kJ·kg-1，SL=0.4177 kJ·kg-1·K-1）。T0=298K。 （1）如该透平是绝热的，求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η 。

（2）如该透平的热损失为5 kJ·kg-1汽 终态不变。求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η 。

2．（ 8分）在298K和0.1MPa下二元系焓变

?H?20.9x1x2(2x1?x2) 已知 H1?418J/molH2?627J/mol x为摩尔分数 以T，p 下纯组分焓为基准，

求：（1）?H1，?H2； 2）无限稀释偏摩尔值?H1?，?H2?； （3）H1?，H2? 3．（ 8分）某二元溶液，Lewis-Randall 规则标准态的超额Gibbs自由能可由下式给出：

GE两纯组元逸度分别为f1*和f2，单位为Pa, GE:J?mol/RT??x1x2 式中：?为常数，

*?1,

T ：K, 求：以Lewis-Randall 规则为标准态的活度系数?1与?2的表达式。

4、（ 14分）纯液体A与B形成部分理想体系，在90℃时蒸气压力为PAS?800mmHg，

PB?600mmHg，液相活度系数ln?SA?xB，ln?B?xA，问：

22（1）与30%(mol)A及70％(mol)B的液相混合物平衡的蒸汽总压为多少？ （2）能否生成共沸物？如生成的话，恒沸点是最高点还是最低点？为什么？ （3）如已知ln?

A?6?xB，导出ln?B的组成函数表达式

2模拟题九

一. 选择正确答案并简要说明为什么

1. 某人计算真实气体的自由焓时认为：b

( a ) G=G*?GR; （b）G=G*?GE; ( c ) G=G*??G.

2. 某流体在稳流装置内经历一个不可逆过程，所需要的功为 10KJ?Kg-1，得到的热

量为30KJ?Kg-1。试问流体的熵变： （a）为负; ( b)为正; ( c) 可正、可负。 3. 若始、终状态及环境温度T0一定，理想功Wid：

（a） 等于可逆轴功；（b）是完全可逆功；（C）等于始终状态间的火用 变化的绝

对值。

4. 甲烷气（视为真实气体）由状态T1、P1节流膨胀至T2、P2，其： （a）?S?0; ( b) ?H=0; ( c) ?G=0。

二. 简答题

1. 以二元溶液为例，写出三种计算偏摩尔性质的方法，要求写出详细计算方法，步 骤或所需的公式。 2. 写出开系稳流过程的热力学第一定律表达式，并举一应用实例。

三．证明题

某二元溶液的偏摩尔焓可由如下方程表示：

2 H1?H1?Bx2?A

H2?H2?Bx1?A

2 式中：H1、H2分别为纯组分1和2的焓，A、B是温度和压力的函数； 问：从热力学角度考虑该对方程是否合理？

四．计算题

1. 今有压力为10Mpa、温度400℃的过热蒸汽，经汽轮机绝热膨胀，乏气为0.2 Mpa 的饱和蒸汽，蒸汽有关数据为：

状态

10Mpa、400℃过热蒸汽

0.2Mpa饱和蒸汽

H KJ/Kg 3093 2707

S KJ/Kg·K 6.207 7.127

① 试计算上述过程产生的轴功Ws； ② 过程的火用 和火无的变化值?Ex、?AN； ③ 过程的理想功Wid和损耗功WL。

上述计算以1Kg蒸汽为基准，环境温度T0?298K。

GE2. 某二元溶液的过量自由焓可表示为：

ssRT?0.7x1x2。试求ln?1、ln?2。

3. 若t = 45℃时，P1?145Kpa,P2?68Kpa。由上题得到的ln?1、ln?2计算x1?0.5

时汽相组成及压力。假设汽相为理想气体。

模拟题十

一、 选择题

1．汽液平衡计算方程式yiP=γixiPi适用于 （ ）

A．完全理想体系 B．化学体系 C．非理想体系 D．完全非理想体系

2．气体真空节流膨胀产生冷效应时的微分节流系数是 （ ） A．μj=0 B．μj>0 C．μj <0 D．不确定

E

3．已知溶液的xi与γi，则溶液超额自由焓G的计算式为： （ ）

A．GE=RT???ilnxi? B．GE=RT??xiln?i? C．G=RT??xilnxi? D．G=RT?ln??ixi?

E

E

S

4．下列关系式哪个适用于理想溶液 （ ）

E

E

?????A．ΔV=H=ΔG=ΔHi=0 B．ΔVi=ΔUi??Gi??Si=0

C．Vi=Ui?Gi?Si=0 D．ΔS=ΔG??SE=G=0

5．在众多状态方程式中，能从理论上加以证明的是 （ ） A．R——K方程 B．维里方程 C．范德华方程 D．马丁-候方程 6．常压下某液体沸腾时，保持不变的热力学性质是 （ ）

A．摩尔体积 B．摩尔熵 C．摩尔自由焓 D．摩尔内能

?????7.混合物的逸度f与组分逸度fi之间的关系是 （ ）

A．f=?xifi B．f=?^^^fi

^C．f=?xilnfi D．lnf=?xilnfi/xi

8．由于温差引起两个物系之间进行热交换，那么包括这两个物系的绝热体系的熵变为 （ ） A．正值 B．负值 C．零 D．不定值

9．维里方程PV=a（1+B`P+C`P2+??）中a等于 （ ）

A．RT+B B．RT C．R2T D．RT2 ???12?21ln???ln(x??x)?x?10．已知Wilson方程中111222??，那么，

x??xx??x1222211??1lnγ

∞

1

= （ ）

A．1-ln?12??21 B．1-ln?21??12 C．1 D．ln?21??12 11．在同一温度下，单组分体系T—S图上各等压线随熵值的增大，压力将（ ）

A．增大 B．减小 C．不变 D．不一定

12．理想功实现的条件为 （ ）

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