中南大学化工热力学试题-2013秋季

2013-2014学年 秋 学期 时间 110 分钟 2013年12月30日

化工热力学 课程 56 学时 3.5 学分 考试形式： 闭 卷 总分100分

专业年级：化工1101～1102、高级工程人才实验班（化学）1101

注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上

一、 填空（30分）

1. (3分)化工热力学研究特点主要有四个方面：其研究体系状态为 ；获取数据的方法为 ；处理方法为 ；应用领域为解决工厂中能量利用平衡问题

（实际状态；少量实验数据加半经验模型；以理想状态为标准态加校正；解决工厂中能量利用平衡问题）

2. (3分)理想气体微观上的三个特征是① ；② ；③气体分子是弹性体。理想液体的两个假设是：① ；② 。并满足△H 0，△V 0，△S 0，△G 0，lnγ 0。 （气体分子间无作用力；气体分子本身不占体积；

3. (1.5分)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。若计算乙醇-水中乙醇的逸度时应采用 定则为标准态。

4. (2分)剩余性质是指在相同的温度和压力下 热力学性质之差。超额性质是指 热力学性质之差。

5. (4分)相平衡的判据是 ，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。汽液平衡数据的热力学一致性检验是指 。汽液平衡数据热力学一致性校验的理论依据是 。 6.

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7. (5分)稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。

理想功是指 ，有效能是指 ，二者的差异在于 。系统的有效能由四部分的组成，分别是 、 、 、 。

8. (1分)热力学分析常用方法为 ， 和 。

9. (2分)热效率指 ，热力学效率是指 。 10. (2分)反应体系相率表达式为 。独立反应数可以通过

和 两种方法确定。

11. (2分)朗肯循环与卡诺循环的异同点在于 。

??nGERT12. (3分)写出下列偏摩尔量的关系式：???ni???????T,p,nj[i]= ，

???nlnφ?????nlnf??= ，= 。 ?????ni??T,p,nj[i]??ni?T,p,nj[i]13.(1.5分)获取流体焓及熵的途径有 。

二、 阐述及计算题（70分）

1. （15分）某一空气调节装置的制冷能力为4.18?104kJ?h?1，采用氨蒸汽压缩制

冷循环。氨蒸发温度为283K，冷凝温度为313K。假定氨进入压缩机时为饱和蒸

汽（H1?1475，绝热可逆压缩后的过热蒸汽比焓是H2?1610kJ?kg?1）kJ?kg?1。离开冷凝器时是饱和液体（H3?390kJ?kg?1），其膨胀过程为节流过程。 请用氨的T-S示意图表示该制冷过程，并求：（1）循环氨的流量；（2）在冷凝器中制冷剂放出的热量；（3）压缩机的理论功率。

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2. （15分）100℃的饱和水以10kg〃s-1的流量通过一蒸发器汽化成100℃的饱和蒸

汽，试求此蒸发过程的耗热与理想功；若此热量是用180℃的饱和水蒸汽加热（利用相变热），求此蒸发过程的损耗功和热力学效率。已知100℃的饱和水与饱和蒸汽的比焓和比熵分别为h1=419.04kJ〃kg-1，s1=1.307 kJ〃kg-1〃K-1；h2=2676.1 kJ〃kg-1，s2=7.355kJ〃kg-1〃K-1。大气温度为25℃。

33. （15分）定温定压下，二元系的焓值可用H?300?90x1?10x1表示，H的因次

为J/mol。试求x1?0.4时的H1、H2；纯物质的焓H1和H2；混和性质△H和过

量性质HE的值。并将结果表示在下图中：

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4. （10分）现将压力为105Pa和温度为25℃的氮气100L压缩到5L，其温度为-110℃，

试求终了压力。

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：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需作出说明，而在计算时已知条件不足的均须自行补充说明。否则相应步骤的得分值为0。

5. （15分）请谈谈对“化工热力学”的认识及其知识结构。

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