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. 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 ）

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（ 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(Prs)Tr?0.7?1

B.

???lg(Prs)Tr?0.8?1

C.

???lg(Prs)Tr?1.0

9. 设Z为x，y的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ）

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

B. ???Z???x???y????????1 ??x?y??y?Z??Z?xC. ???Z???x???y???????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 ( C ). 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。

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 )

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

___

^

^

___

^

^

（E）?是GERTi的偏摩尔量。

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

p?0p?0C. dGi=RTdlnfi, limfi =1 ； D. dGi=RTdlnfi, limfi =1

p?0p?0^___^^

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__ 0__，数学上可以表示为

??2p??p??________________???0________和______?2??0__________________。

??V?T??V?T2. 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__ Z0 , Z1,_ ____，并根据公式___Z?Z0???Z1_________，计算出Z。如果无法查表，也可根据截断的Virial公式Z?1?B0, B1，根据公式_BP，利用B0, B1仅为对比温度的函数，计算出RTBpc?B0???B1_____，计算出B，从而得到Z的数值。 RTc热力学第一定律的公式表述（用微分形式）：___dU?dQ?dW___。热力学第二定律的公式表述（即熵差与可逆热之间的关系，用微分形式）：dS?3. ___。

几个重要的定义公式：焓H=_ H=U+PV

dQ T4. ___； 自由能A=_____ A=U-TS _____________；自由焓G=___ G=H-TS _______________。5. 几个热力学基本关系式：dU=__________________；dH=__________________；

dA=__________________；dG=__________________。 6. 写出下列Maxwell关系式： ???S???S?____________；??____________。 ?????V?T??p?T7. 对理想溶液，ΔH=_0____，ΔV=___0_____，ΔS=?R?ΔG =RT??xii?lnxi，

?xii?lnxi__。

8. 等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系__x1?dln?1 + 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 理想 溶液性质

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

2H1?H1??x22 ； ;H2?H2??x111. 填表 偏摩尔性质(Mi) ln ?i 溶液性质(M) H ln f ln ? ΔM 关系式(M? ?xM) ii

偏摩尔性质(Mi) 溶液性质(M) 关系式(M??xM) iiHi ln(?fi) H H??xi?Hi ixiln f lnf??xi?ln(i?fixi) ?i ln?ln ?i ln ? ?i ln???xi?ln?iGERT GERT??xi?ln?i i?Mi

ΔM ?M??xi??Mi i三、是非题

1. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（X）

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

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。（ X ） 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。（ Y ）

4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（ X ）

5. 若用x表示蒸汽的干度，则该蒸汽的焓H?Hsv?(1?x)?Hsl?x。（ X ） 6. 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??nxif?i。( X ) i7. 只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质总是等于化学位。 ( X )

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。 ( Y) 9. 理想溶液中溶液的超额吉氏函数GE?0，所以组分的活度系数?i?0。 (X ) 10. 对二元溶液，当T、P一定时,公式 xdln?11dx?xdln?22?0成立。 (X ) 1dx2四、计算题

利用Maxwell关系式等，将纯流体的dS表示成T,P的函数。 （即dS表示成dT和dP的函数）

dS???dS??dS??dT??dT???dp p?dp?T?dQ????dS??dQ?T?，等压条件下，?dT?????dQ?CpdT，所以，??dS?????T???Cp p?dTT???dT?p??dT?p??p由Maxwell方程可知，???S???p???????V?T??T??

pdS????S???S?因此，??T??dT??p??p??dpT?C pTdT????V???T??dpp1.

2. 25℃，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

(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；　　(２)　V１?，V２?；　　(3)　V1，V2；　　(4)　?V；　(5)　VE； 组

分服从Lewis—Randall定则. （10分）

V1= 28-20X1+10 X1 2 V2= 40 + 10 X1 2 V1?= 28cm3 /mol V2?= 50 cm3 /mol

V1 = 18 cm3 /mol V2 = 40 cm3 /mol， ΔV = 10X1 X2 V = 10X1 X2

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

V乙醇 cm3 mol-1

E

14.61 17.11 58.01 56.58

设加入W克水，最终体积Vcm3；原来有nW和nE摩尔的水和乙醇，则有

?10?nWVW?nEVE?14.61nW?58.01nE?W?'W??'?V???nW??VW?nEVE??nW??17.11?nE56.58?18?18???? ?nW?184?n?46?96?E?nW?18?W35?n?46?65E?解方程组得结果：V?13.46m,W?3830kg

4. 已知40℃和7.09MPa下，二元混合物的lnf?1.96?0.235x（，求（a）x1?0.21f单位为MPa）

时的f?1,f?2；（b）f1,f2

3?????nlnf???fd(1.96n?0.235n1)解：（a）ln?1?????1.96?0.235?1.725 ??x1?dn1????n1?T,P,n2

??e1.725x?1.12MPa， 同样得f??e1.96x?5.68MPa f1122x1?1,x2?0(b)lnf1?lnf?1.96?0.235?1.725，所以f1?e1.725

1.96同样得 lnf2?1.96，所以f2?e

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 ）。

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

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