化工热力学试卷题库与答案
化工热力学试卷题库与
答案
-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
一． 选择题（每题2分，共10分） 1.纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是温度的函数 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
2.T 温度下的过冷纯液体的压力P （A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。）
A. >()T P s
B. <()T P s
C. =()T P s 3. 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0.3，在一定的T ，P 下，
8812.0?,9381.0?21==??
，则此时混合物的逸度系数为 。（C ） A 0.9097 B 0.89827 C 0.8979 D 0.9092
4. 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ ，则流体的熵变（ A ）
A.大于零
B.小于零
C.等于零
D.可正可负 5. Henry 规则（ C ）
A 仅适用于溶剂组分
B 仅适用于溶质组分
C 适用于稀溶液的溶质组分
D 阶段适用于稀溶液的溶剂
二、 填空题（每题2分，共10分）
1. 液态水常压下从25℃加热至50℃，其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的焓变为（188
2.75）J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig
P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则，等温过程的 W =21ln
P P RT -，Q =2
1
ln P P RT ，U = 0 ，H =
0 。
3. 正丁烷的偏心因子ω＝0.193，临界压力为p c ＝3.797MPa ，则在Tr ＝0.7时的蒸汽压为（ 0.2435 ）MPa 。
4. 温度为T 的热源与温度为T0的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为
Cp ，则ExQ 的计算式为(
00
(1)T
xQ p T T
E C dT T =-
? ）。
5. 指出下列物系的自由度数目，(1)水的三相点 0 ，(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡状态 1 三、 简答题：（共30分） 1. 填表（6分）
ln
ln
i
2. )1(),1(122211bx V V ax V V +=+=，其中V 1，V 2为纯组分的摩尔体积，a ，b 为常数，
问所提出的模型是否有问题？（8分） 解：由Gibbs-Duhem 方程得， b V x V x a 1
12
2=
， a,b 不可能是常数，故提出的模型有问题。
3. 写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。（5分） 答：封闭系统的热力学第一定律：W Q U +=?
稳流系统的热力学第一定律：s W Q Z g u H +=?+?+?22
1
4.分析作外功的绝热膨胀后温度降低的原因，并在T-S 图中示意。（6分）
5. .写出稳流体系的熵平衡方程，并指出各项的含义。（5分） 答：
0i i j j Q
m S m S S T
δ-++?=∑∑?
产生入
出
四、试由饱和液体水的性质估算(a)100℃，2.5MPa 和(b)100℃，20MPa 下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下（15分）
101325.0=s P MPa ，04.419=sl H Jg -1
，3069.1=sl S J g -1
K -1
, 0435.1=sl V cm 3
g -1
, 0008.0=???
? ??≈??? ??dT dV T V sl P ??cm 3 g -1 K -1
解：体系有关状态点如图所示 所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由 0008.0-=???
? ??-≈??? ????-=??? ????dT dV T V P S sl p T cm 3 g -1 K -1 得
()
()101325.00008.03069.10008.00008.0--=-≈-≈-?
P S P P dP S
S P
P s
sl
s
或
又 745.00008.015.3730435.1=?-=???
? ??-≈??? ????-=??? ????dT dV T V T V T V P H sl sl P T cm 3 g -1 得
()()101325.0745.004.419745.0745.0-+=-=≈-?P H P P dP H
H P
P s sl
s
或
当P =2.5MPa 时，S =1.305 Jg -1 K -1；H = 420.83J g -1；
当P =20MPa 时，S = 1.291Jg -1 K -1；H =433.86J g -1。
五、由气体状态方程p(V －b)＝RT （其中b 是与温度无关的常数），推导剩余焓和剩余熵的表达式。（10分）
解：bp dp p R T b p
RT dp T V T V H p p p R =???
???-+=???
?
??????? ????-=??00
000
=???
???-=???
???????? ????-=??
dp p R p R dp T V p R S p p
p R
六、通过virial 方程计算每克CO 2在310K 和0.81MPa 时的体积。已知CO 2的临
界压力和临界温度分别为7.376MPa 、304.2K ，偏心因子为0.23。（10分） 解：02.12.304/310==r T Pr ＝0.81/7.376=0.108
3
102
.416
.1066.704481.0310314.8965.0965
.0)(10193.002
.1172
.0139.0326.002.1422
.0083.0cm pM ZRT V T p B B Z B B w r r
=???===???
? ??++=-=-=-=-
=ω
七、甲烷由98.06kPa ，300K 压缩后冷却到6.667kPa ，300K 。若压缩过程耗功1021.6kJ/kg ，求（1）冷却器中需要移走的热量；（2）压缩冷却过程的损失功；（3）压缩冷却过程的理想功；（4）压缩冷却过程的热力学效率。环境温度为T 0＝300k ，已知：（15分）
98.06kPa ，300k 时，H 1＝953.74kJ/kg ，S 1=7.0715 kJ/kg ?K 6.667kPa ，300k 时，H 2＝886.76kJ/kg ，S 2=4.7198 kJ/kg ?K 解：（1）kJ/kg 6.10886.102174.95376.866-=--=-?=s W H Q
(2)()kJ/kg
09.383300/6.1088075.77198.4300)(012001=+-?=???
??
?-+-=?=T Q S S T S T W t (3)())075.77198.430074.95376.8660-?--=?-?=S T H W id =-793.54 kJ/kg (4)%7.776
.102154
.793=--==s id W W η
一、 单项选择题（每题1分，共30分）： 本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表：
1．关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ） 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（ ）。
A ．
B = B 0ωB 1 B ．B = B 0 ω + B 1
C ．BP C /（RT C ）= B 0 +ωB 1
D ．B = B 0 + ωB 1
3．下列关于G E
关系式正确的是（ ）。
A. G E = RT ∑X i ln X i
B. G E = RT ∑X i ln a i
C. G E = RT ∑X i ln γi
D. G E = R ∑X i ln X i 4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ ）。
A. i i G μ=-
B. dT S dP V G d i i i -
---=；C. ()i
j n P T i i
n nG G
≠?
???????=-
,, D.
()i
j n nV T i i n nG G ≠?
???????=-,, 5.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。
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．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” 。