化工热力学考试复习题.docx

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1、化工热力学考试复习题化工热力学标准化作业一 一、是否题 1、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。 2、当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 3、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Z1。 4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。 5、在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。 6、纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零， 7、气体混合物的virial系数，如B、C，是温度的函数。 8*、virial方程和RK方程既可以应用

2、于汽相，又可以用于液相。 9*、在virial方程中，virial系数反映了分子间的相互作用。 10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。 二、填空题 1、T温度下的过热纯蒸气的压力p _ps(T)。 2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_、_。它们推广到其它类型的相相平衡。 3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为_、_。 4、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是_的；一定温度下的泡点与露点，在p-T图上是_的，而在p-图1 上是_的；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_；纯物质汽液平衡时，压力称为_，温度

3、称为_。 5、正丁烷的偏心因子=0.193，临界压力pc=3.797MPa时，则在Tr=0.7时的蒸汽压为_MPa。 6*、状态方程通常分为三类，分别是_，_，_。 7*、在状态方程的分类中，RK方程属于_，virial方程属于_。 8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的，vdW方程的形式是p=RT/(Vb)a/V2，RK方程的形式为_。 三、计算题 1、将1mol甲烷压缩贮于容积为0.125m3，温度为323.16K的钢瓶内，问此甲烷产生的压力有多大？分别用理想气体状态方程；RK方程计算。已知甲烷的临界参数为Tc=190.6K，pc=4.60MPa。RK方程中a=0.42748R2T

4、c2.5/pc，b=0.08664 RTc/pc。 解： 2 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内，钢弹浸于温度为65的恒瘟水浴中，试分别用下述方法计算氨的压力。理想气体状态方程；RK方程；Pitzer普遍化方法。已知氨的临界常数为Tc=405.6K，pc=11.28MPa, Vc=72.5cm3/mol，=0.250。RK方程中a=0.42748R2Tc2.5/pc，b=0.08664 RTc/pc。Virial方程中B(0)=0.0830.422/ Tr1.6；B(1)=0.1390.172/ Tr4.2。 解： 3、试分别用下列三种方法求出400、4.053MPa下甲

5、烷气体的摩尔体积。(1) 用理想气体方程；(2) 用RK方程；(3) 用Virial方程截断式(1-38)，其中的第II Virial系数用Pitzer的普遍化关联式(1-42、1-43)计算。 解： 3 4、将压力为2.03MPa温度为477K条件下测量的2.83m3的NH3压缩到0.142m3，若温度为448.6K，则其压力为若干?分别用下述方法计算：(1) Van der Waals方程；(2) Redlich-Kwong 方程；(3) Peng-Robinson方程；(4) 普通化关系式。 解： 5、试用下列方法计算473.15 K、1.013MPa的异丙醇蒸气V与Z值。已知异丙醇的V

6、irial系数实验值B=-388cm3mol-1、C=-26000cm6mol-2。(1) 理想气体状态方程；(2) 解： 4 Z=1+BP；(3) Z=1+B+C2RTVV6、在50、60.97 MPa时由0.401(摩尔分率)的氮气和0.599(摩尔分率)的乙烯组成混合气体，试用下列4种方法计算混合气体的摩尔体积。已知实验数据求出的Zexp.=1.40。(1) 理想气体方程；(2) Amagat定律和普遍化压缩因子图；(3) 虚拟临界常数法(Kay规则)；(4) 截至第II项的Virial方程。 解： 5 7、试估算氨 在293K下蒸发前后体积的变化量。已知：氨在293 K下的蒸气压为8.

7、57105Pa。 解： 8、估算150时乙硫醇的液体摩尔体积。已知实验值为95.0cm3mol-1。乙硫醇的物性为PC=5.49MPa、TC=499K、v=0.190，VC=207.0cm3mol-1。20时乙硫醇的饱和液体密度为0.839gcm-3。 解： 6 9、已知正常流体的饱和燕气压可以用经验方程：lgPS=A+B表示，其中p的单T位为MPa，T的单位是K，试推导出该流体偏心因子表达式。 化工热力学标准化作业二 一、是否题 1、热力学基本关系式dH=TdS+Vdp只适用于可逆过程。 2、当压力趋于零时，M(T,p)-Mig(T,p)0。 3、纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，dG=

8、RTdlnf。 4、当p0时，f /p。 5、吉氏函数与逸度系数的关系是G(T,p)Gig(T,p=1)=RTln。 6、对于一均相系统，T(S)Tp-T(S)VT等于。 二、填空题 1、一气体符合p(V-b)=RT的状态方程从V1等温可逆膨胀到V2，则系统的S为7 _。 2、理想气体状态的逸度系数等于_。 3、以吉布斯函数表示的汽液平衡准则是_。 4、以逸度表示的纯物质的汽液平衡准则是_。 5、以逸度系数表示的纯物质的汽液平衡准则是_。 三、计算题 1、压力是3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的容器中，需要导出多少热量方可使一半的蒸汽冷凝？已知水的性质表。 解： 2、 (1) 分别用PR方

9、程和三参效对应状态原理计算，312K的丙烷饱和蒸气的逸度；(2) 分别用PR方程和三参数对应态原理计算312K、7MPa丙烷的逸度；(3) 从饱和气相的逸度计算312K、7MPa丙烷的逸度。设在17MPa的压力范8 围内液体丙烷的比容为2.06cm3g-1，且为常数。 解： 3、试用普遍化方法计算丙烷气体从378K、0.507MPa的初态变化到463K、2.535MPa的终态时过程的DH和DS值。已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为： 解： 4、试用Virial解： 9 CP=22.99+0.1775T，式中T用K表示，CP用Jmol-1K-1表示。 HRSR方程截断式(1-39)推导出描

10、述某气体的、RTR与lnf的表达式。 P5、选择合适的普遍化关联方法计算1 kmol丁二烯-1,3从2.53MPa，127压缩到12.67MPa、227时的DH、DS和DV。 已知：丁二烯-1,3的PC=4.326MPa、TC=425.0K、VC=0.221m3kmol-1,v=0.181，理想气体的等压热容CP=22.738+222.79610-3T-73.87910-6T2解： (kJkmol-1K-1) 化工热力学标准化作业三 一、是否题 1、偏摩尔体积的定义可表示为Vi=(nVV)T,p,ni=T,p,xi。 nixi2、对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。 3、对于理想溶液所

11、有的超额性质均为零。答： 4、系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。 10 i=ji。 5、理想气体有f =p，而理想溶液有j6、温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总内能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。 7、因为GE模型是温度和组成的函数，故理论上gi与压力无关。 8、纯流体的汽液平衡准则为fv=fl。 l，fv=fl，fv=fl。 fii9、混合物系统达到汽液平衡时，总是有fv=10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。4-10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henr

12、y规则。 11、符合Lewis-Randall规则的溶液称为理想稀溶液。 12、符合Henry规则的溶液称为理想溶液。 二、填空题 1、已知某二元系统的_。 2、由混合物的逸度的表达式Gi的纯组分i的理想气体状态。 3、常温、常压下二元液相系统的溶剂组分的活度系数为lng1=ax22+bx23，则溶质组分的活度系数表达式是lng2=_。 4*、偏摩尔性质的定义式为_，其含义为_。 5、若溶液性质(M)为lnf，则其偏摩尔性质(Mi)为_，二者间的关系式(M=xiMi)为_。 xxAAGE=121221RTx1A12+x2A21则对称归一化的活度系数lng1是知，Gig的状态为系统温度、p=_=

13、Giig+RTlnfii6、若溶液性质(M)为ln，则其偏摩尔性质(Mi)为_，二者间的关系式(M=xiMi)为_。 11 7、若溶液性质(M)为GE/RT，则其偏摩尔性质(Mi)为_，二者间的关系式(M=xiMi)为_。 8、超额性质的定义是_。 9、当M=V，U，H，Cv，Cp时，Mig=_。 10、当M=S时，Mig=_。 11、当M=A，G时，Mig=_。 12、在温度、压力一定时，二元混合物的偏摩尔性质可以用摩尔性质来表达，分别是M1=_；M2=_。 三、计算题 1、298.15K，若干NaCl溶解于1kg水中形成的溶液的总体积的关系为Vt=1001.38+16.625nB+1.77

14、3nB3/2+0.119nB2(cm3)。求nB=0.5mol时，水和NaCl的偏摩尔体积VA,VB。 解： 12 2、常压下的三元气体混合物的lnj=0.2yy12-0.3y1y3+0.15y2y3，求等摩尔混合物的,f,f。 f123解： 3、三元混合物的各组分的摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。 解： 13 4、采用合适的方法和合理的假设计算下列甲醇(1)水(2)系统的组分逸度p=10325Pa，T=81.48，y1=0.582的汽相；p=10325Pa，T=81.48，x1=0.

15、2的液相。已知Antoine方程lnps=AB/(C+T)，甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=40.53；水的常数为A=9.3876，B=3826.36，C=45.47。液相符合Wilson方程，其模型参数是12=0.43738，21=1.11598。 解： 5、采用合适的方法和合理的假设计算p=16.39kPa，T=308.15K时下列甲醇(1)水(2)系统的组分逸度y1=0.7559的气体混合物；x1=0.3603的液体混合物。已知Antoine方程lnps=AB/(C+T)，甲醇的常数为A=9.4138，B=3477.90，C=40.53；水的常数为A=9.3876，

16、B=3826.36，C=45.47。液相符合Wilson方程，其模型参数是12=0.43738，21=1.11598。 解： 14 6、已知环己烷(1)-苯(2)系统在40时的超额吉氏函数是GE/RT=0.458x1x2和p1s=24.6，p2s=24.3kPa，求1，2，f，f2l。 l1解： 15 7、在T、P为常数时，曾有人推荐用下面一对方程来表示二元系偏摩尔体积数据： 2 V1-V1=a+(b-a)x1+bx12 V2-V2=a+(b-a)x2+bx2式中：a、b只是温度和压力的函数，试问从热力学角度考虑，上述方程是否合理？ 解： 8、在293.2K，0.1013MPa时，乙醇(1)-

17、水(2)所形成的溶液，其体积可以用下式表示： 12将乙醇和水的偏摩尔体积 表示为浓度 x2的函数，纯乙醇，纯水的摩尔V,V体积和无限稀释下两者的体积。 解： 16 9、某二元溶液的过量Gibbs函数模型为GE/RT=Ax1x2,其中A仅为温度的函数，试求(1)基于LewisRandall规则的活度系数模型； (2)溶液的组分逸度模型；(3) lnf L模型。 解： 17 化工热力学标准化作业四 一、是否题 1*、一个由N个组分组成的汽液两相系统，在一定的温度、压力下达到平衡，则该两相平衡系统的基本的强度性质变量为N个。 2、在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。 3、能

18、满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。 4*、Gibbs-Duhem方程是混合物中各组分的偏摩尔性质的约束关系，不仅能检验偏摩尔性质的模型，而且，在相平衡数据的检验和推算中也有很重要的作用。 5*、混合物的相变过程与纯物质的情形有所不同，如在等压条件下，混合物的相变过程一般是变温过程，而纯物质是等温过程。 6、在二组分汽液两相平衡系统中，若真实系统偏离理想系统的程序较大，以致于在泡点线上产生极值点，称为沸腾点。 二、填空题 1、二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的温度和压力下，组分1的逸度系数等于0.9381，组分2的逸度系数等于0.8812，则此时混合物的逸度系数为_。

19、2、关系式fiv=fil适用的条件是_。 3、关系式pyi=pisgixi适用的条件是_。 4、关系式pyijiv=pisxigi适用的条件是_。 5、汽液平衡数据的一致性检验的方法一般有两种，即_和18 _。 化工热力学标准化作业五 一、填空题 1、在敞开系统中，根据能量守恒原理，进入系统的能量=离开系统的能量+_。 2、系统与环境交换的总功包括轴功和_。 流动功。 3、轴功是指_；流动功是指_。 4、熵增原理的内容是_。 5、稳定流动状态指的是_。 二、计算题 1、某厂有一输送92热水的管道，由于保温不良，致使用时水温下降至67，试求水温降低过程的热损失与损耗功。设环境温度为25，已知水的

20、定压热容为4.1868kJ/kgK。 解： 19 2、某厂有一输送90热水的管道，由于保温不良，致使用时水温下降至70，试求水温降低过程的热损失与损耗功。设环境温度为25，已知水的定压热容为4.1868kJ/kgK。 解： 3、某理想气体(分子量为28)在1089K、0.7091MPa下通过一透平机膨胀到0.1013MPa，透平机的排气以亚音速排出。进气的质量流量为35.4kgh-1，输出功率为4.2kW，透平机的热损失为6700kJh-1。透平机进、出口连接管的内径为0.0160m，气体的热容为1.005kJkg-1h-1(设与压力无关)。试求透平机排气的温度及速度。 20 4、求海水淡化最小功。原料为含NaCl3.5%的海水，产品为纯水，温度都是室温25，已知实验测得25海水和纯水饱和蒸气压分别3098.1Pa和3167.2Pa，海水的渗透压为3049.9kPa。 21