化工热力学习题集（附答案） 2

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（ ）

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. >Ps?T?

B.

C. =Ps?T?

3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P（ ）

A. >Ps?T?

B.

C. =Ps?T?

4. 纯物质的第二virial系数B（ ）

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 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ ）

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.

???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（ ）

?Z???Z???x?A. ?????????1

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

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

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

??x?y??y?Z??Z?x??Z???y???y????????1 ??x?y??x?Z??Z?x

D. ?10. 关于偏离函数MR，理想性质M*，下列公式正确的是（ ）

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 ( )

（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 ( ) （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. 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 ( )

（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：( )

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 ( )

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

___

^

^

___

^

^

（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（ ）

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（ ）

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?BP，利用B0, B1仅为对比温度的函数，计算出B0, B1，根据公RT式___________________，计算出B，从而得到Z的数值。 3. 热力学第一定律的公式表述（用微分形式）：__________________。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）：__________________。

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=__________________。

6. 写出下列Maxwell关系式： ???S?____________；??S?____________。

???????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 错误！未找到引用源。i 溶液性质(M) H ln f ln 错误！未找到引用源。 ΔM 关系式(M? ?xM) ii三、是非题

1. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（ ）

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。（ ）

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。（ ） 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。（ ） 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??xini?。( ) fi7. 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。 ( ) 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。 ( )

10. 对二元溶液，当T、P一定时,公式 x1dln?1dln?2?x2?0成立。 ( ) dx1dx2四、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。

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，

??E 组(1)　V1，V２；　　(２)　V，V；　　(3)　V，V；　　(4)　?V；　(5)　V；１２12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

4. 已知40℃和7.09MPa下，x1?0.2二元混合物的lnf?1.96?0.235x1（f单位为MPa），求（a）

?,f?；时的f2（b）f1,f2 1

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）?是GERT的偏摩尔量。

i

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,nj　　　　　b.　?i?[]nV,nS,nj?n?nii

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

T65432100123456S

dH2、??180?60x12dx11)H1?H?x2dHdH?H?(1?x1)?420?60x12?40x13dx2dx1H2?600?40x132)H1??420J/molH2??640J/mol3)H1?400J/molH2?600J/mol4)?H??xiHi??xiHi??xi(Hi?Hi)?x1(H1?H1)?x2(H2?H2)?x1(420?60x12?40x13?400)?x2(600?40x13?600)?20x1?20x135)HE??H?20x1?20x133． 1）

2GE?RT?(xiln?i)?RT(x1Ax2?x2Ax12)?ARTx1x2

2)ln?1??limln?1?A?ln14.7?2.6878x1?03)恒沸时,??1,即x1/y1?x2/y2ssssPy1??1x1P??1P1　和　Py2??2x2P2　　　1??2P2ssln?1?lnP＝１联立求解:1?ln?2?lnP2与x1＋x２22.6878x2＋ln0.0174?2.6878x12?ln0.0667得x1?0.25;x2?0.75ss2.6878?0.75P?x1?1P?0.75?0.0667?e2.6878?0.251?x2?2P2?0.25?0.0174?e22?0.01973?0.05918?0.07891MPa

4、(15分)解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示，焓、熵值从附录水蒸汽表中查到， 按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算，ΔH=Q-Ws 则m?H2?H1??5%Ws?Ws??0.95Ws

m? 蒸汽流量

?0.95Ws?0.95?3000?3600??16650.4kg?h?1H2?H12631.4?3247.6

按本题意，等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽，即为饱和蒸汽和饱和水的混合物，此时熵值，

即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合，从附录查得饱和蒸汽的熵

Sg?7.7153kJ?kg?1K?1?1?1S?0.9875kJ?kg?Kl，从饱和水性质表查得饱和液体的熵，

设空气中气相重量百分含量为x,

则 7.1271=7.7153×x+(1-x)×0.9875 解得 x=0.9126

空气的焓值 H=x×Hg+（1-x）Hl

=0.9126×2631.4+(1-0.9126)×304.25=2428.0kJ·kg-1 定熵效率

T 4 2 3 1 6 5 S

5、(15分)解：由水和水蒸汽性质表可查得各状态点的焓和熵值，设298K，液态水为基准态，有效能为零。

根据有效能计算式：

B?B0?(H?H0)?T0(S?S0)

t,℃ 25 160 160 100 100 100 0 P,MPa 0.1 0.15 0.3 0.07 0.1 0.1 0.1 H,kJ·kg-1 104.89 2792.8 2782.3 2680.0 2676.2 419.04 -334.4 S,kJ·kg-1·K-1 0.3674 7.4665 7.1276 7.5341 7.3614 1.3069 -1.2247 B,kJ·kg-1 0 572.4 662.9 439.4 487.1 34.2 35.2 计算结果见下表所列。 序号 0 1 2 3 4 5 6

判断水蒸汽的价值，应当用有效能而不是焓，从表中1，2可见，相同温度下，高压蒸汽的焓值虽不如低压蒸汽高，但是其有效能却比低压蒸汽为高。实际使用中，当然高压蒸汽的使用价值高，相对称为高品质能量。

模拟题四

模拟题五

一、填空题

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