化工热力学试题（B）卷（2003~2004年度第二学期化学工程与工艺专业01级，2004.6）学号姓名成绩一．选择题（每题1分）1．超临界流体是下列 A 条件下存在的物质。
A．高于T C和高于P C B．高于T C和低于P CC．低于T C和高于P C D．T C和P C2．对理想气体有 CA. (∂H/∂P)T<0B. (∂H/∂P)T>0C. (∂H/∂P)T=03. 混合气体的第二维里系数CA . 仅为T的系数 B. T和P的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数4.某气体符合P=RT/(V-b)状态方程,从V1等温可逆膨胀至V2,则体系的熵变为 C A.RTln(V2-b)/(V1-b) B. 0 C. Rln(V2-b)/(V1-b) D. RlnV2/V1.5.对于蒸汽动力循环要提高热效率，可采取一系列措施，以下说法不正确的是 B ,A.同一Rankine循环动力装置，可提高蒸气过热温度和蒸汽压力B.同一Rankine循环动力装置，可提高乏气压力。
C.对Rankine循环进行改进，采用再热循环。
D.对Rankine循环进行改进，采用回热循环。
6.作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去 B ,A.锅炉加热锅炉进水B．回热加热器加热锅炉进水C.冷凝器加热冷凝水D.过热器再加热7.某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器的出口P,T，现T比原冷凝压力下的饱和温度低了5度，其它不变,则制冷循环 A 。
A.冷量增加，压缩功耗不变；B.冷量不变，压缩功耗减少C.冷量减少，压缩功耗减小；D.冷量增加，压缩功耗增加8.二元非理想极稀溶液,其溶质和溶剂分别遵守AA. Henry定律和Lewis--Randll规则.B. Lewis--Randll规则和Henry定律.C.拉乌尔规则和Lewis--Randll规则.D. Lewis--Randll规则和拉乌尔规则.9.. 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 C ,式中B0，B1可由T r计算出。
A. B=B0B1ωB. B=B0+B1ωC. BP c/RT=B0+B1ωD. B=B0ω+B110.对气体氩其偏心因子ω，等于 BA. 1B. 0C. 2D. 311.混合物中组分i的逸度的完整定义式是 A 。
A. dG(___)i=RTdlnf(^)i, [f(^)i /(Y i P)]=1B. dG(___)i=RTdlnf(^)i, [f(^)i /P]=1C. dGi=RTdlnf(^)i,fi =1；D. dG(___)i=RTdlnf(^)i,f(^)i =112.一封闭体系经过一变化，体系从25℃恒温水浴吸收热量8000KJ，体系熵增25KJ/K，则此过程 CA.可逆的B.不可逆的C.不可能的13.苯（1）和环己烷（2）在303K，0.1013Mpa下形成X1=0.9溶液。
此条件下V1=89.96cm3/mol，V2= 109.4cm3/mol，V(——)1=89.99cm3/mol，V(——)2=111.54cm3/mol，则过量体积V E= A cm3/mol。
A. 0.24；B.0；C. –0.24D.0.5514.按第二定律，无论什么过程体系的熵变 D 。
A.≤0B.≥0C.=0D.不确定15..理想气体从同一初态V1作等温可逆膨胀或绝热可逆膨胀到达相同的终态压力，则等温可逆膨胀后体积V2与绝热可逆膨胀后体积V’2相比 B 。
A. V2 = V’2B. V2>V’2C. V2< V’2D.不确定16.节流效应T-P图上转化曲线是表示 A 的轨迹。
A.μj=0B. μj<0C. μj>017.下列偏摩尔性质与溶液性质关系式中，正确的是n mol溶液性质，nM= D 。
A. n i M(——)iB. ∑x i M(——)iC. x i M(——)iD. ∑n i M(——)i18.对无热溶液，下列各式能成立的是 D 。
A. S E=0，V E=0B. S E=0，A E=0C. G E=0，A E=0D. H E=0，G E= -TS E19.下列方程式中以正规溶液模型为基础的是 C 。
A. NRTL方程B. Wilson方程C. Margules方程 D .Flory-Huggins方程20.戊醇和水形成的二元气液液相平衡状态，其自由度F= D 。
A. 0 B . 3 C. 2 D. 1二．填空题（每格1分）1.纯物质P-V图临界等温线在临界点处的斜率___0_______，曲率为_____0_____。
2二元混合物焓表达式为H=X1H1+X2H2+αX1X2，如选同温同压下符合Lewis-Randll规则的标准态就有△H= αX1X2。
3等温等压下二元溶液组分的活度系数与组成之间关系，按Gibbs-Duhem方程X1dlnγ1+__X2d㏑γ2_ =___0___。
4.单位质量稳流体系能量平衡方程是∆H+1/2∆u2+g∆Z=Q+W S。
5.当T, P一定时，非理想溶液混合性质变化△G= RT∑x i ln（γi x i）。
6.在表格空格处填入合理的性质和关系（每格0.5分）iMM = Σ X i i ln fln Φln γi三．简答题（每题5分）1.偏摩尔性质2.有效能3.相平衡准则4.剩余性质四．综合题1．（12分）氨冷凝器用冷却水将气态氨冷凝为液氨，冷凝器进出口参数：氨进口：383k，1.2MPa，H1=1897kJ/kg，S1=9.010KJ/（kg.K）氨出口：305k，1.2MPa，H2=565.2kJ/kg，S2=4.689KJ/（kg.K）水进口：293k，0.1MPa，H3=84.10kJ/kg，S3=0.297KJ/（kg.K）水出口：303k，0.1MPa，H4=125.81kJ/kg，S4=0.435KJ/（kg.K）假设冷凝器与周围环境无热交换，环境温度T0=298K。
试求：（1）冷凝1Kg汽氨耗用冷却水量（4分）；（2）冷凝1Kg汽氨总损耗功（8分）。
解：1.第一定律，Q=0，W=0，∆H=0，1*（1897-565.22）=G水（125.81-84.1）G水=31.93kg氨冷凝器作孤立体系，∆S L=G水∆S水+1*∆S氨=31.93（0.435-0.297）+（4.689-9.010）=0.0853kJ/kg氨冷凝水W L=T0∆S L=298*0.0853=25.41 kJ/kg氨冷凝水2.（12分）.设一制冷能力（冷冻量）为41800 kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15˚C，冷凝温度25˚C ，过冷度为5˚C 。
假设压缩机绝热不可逆运行，其等熵效率为80%。
求（1）在T—S图上表示此循环过程；（3分）（2）每小时制冷剂的循环量（3分）（3）压缩机功耗；（3分）（4）循环制冷系数。
（3分）（已知压缩机进口处氨的焓为1644 kJ/kg，如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866 kJ/kg，冷凝器出口过冷氨的焓是514.6 kJ/kg.）解：3.（12分）在T-S图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和箭头方向），并说明过程特点：如ΔG=0（1）饱和液体节流膨胀；（3分）（2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；（3分）（3）从临界点开始的等温压缩；（3分）（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。
（3分）3. (1)∆H=0 (2) ∆S=0 (3) ∆T=0 (4) ∆P=04.（14分）乙醇（1）——苯（2）体系45˚C下达汽液平衡时，P=302mmHg，x1=0.616，45˚C下蒸汽压P s1=172mmHg，P s2=222mmHg。
气相可视为理想气体，此体系可用G E/RT=Cx1x2式关联,C为常数,求（1）lnγ1和lnγ2表达式；（6分）（2）45˚C下此体系是否存在共沸物？如存在，试计算恒沸点组成和恒沸点处平衡蒸汽总压。
（8分）设C=1.74 。
（1）lnr1=[∂(nG E/RT)/ ∂n]T,P,n2=cx22,同理lnr2= cx12lnr1=ln(y1P/x1P1s)=ln(y1*302/0.616*172)=ln(2.8503y1)=c x22=c*0.3842=0.1475clnr2=ln(y2P/x2P2s)=ln(y2*302/0.384*222)=ln(3.5426y2)=c x12=c*0.6162=0.3795c（2）若存在恒沸物，则有r1/r2=P2S/P1S=222/172=1.2907lnr1- lnr2= c x22- c x12,ln1.2907=1.74(x2- x1), x1=0.4267∵0< x1<1,∴存在恒沸物，其x1oz=y1oz=0.4267平衡蒸汽总压：P= x1P1s y1/ y1= P1s y1= P1s*exp(c x22)=304.7mmHg化工热力学试题（B卷）解答：（2004.6.）选择题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20A C C CB B A AC B A C AD B A D D C D二.填空1. 0 ,02. ∆H =αX1X2，3. X2d㏑γ2, =04. ∆H+1/2∆u2+g∆Z=Q+W S5. ∆G=RT∑x i ln（γi x i）6.i MM = Σ X i iln(f(^)i/x i) ln f lnf=∑x i ln(f(^)i/x i)lnФ(^)i ln ΦlnФ=∑x i lnФ(^)Iln γi G E/（RT）G E/RT=∑xilnγi三、名词解释1、偏摩尔性质：在给定的T，P和组成下，向含有组分i的无限多的溶液中加入1摩尔的组分i所引起一系列热力学性质的变化。
2、有效能：体系从所处的状态达到与环境相平衡的可逆过程中，对外界作出的最大有用功称为该体系在该状态下的有效能。
3、相平衡准则：各相的温度、压力相同外，各相中各组分的分逸度（化学位）必须相等。
4、剩余性质：气体在真实状况下的热力学性质与在同一温度、压力下当气体处于理想状态下热力学性质之间的差额。
四综合题1.第一定律，Q=0，W=0，∆H=0，1*（1897-565.22）=G水（125.81-84.1）G水=31.93kg氨冷凝器作孤立体系，∆S L=G水∆S水+1*∆S氨=31.93（0.435-0.297）+（4.689-9.010）=0.0853kJ/kg氨冷凝水W L=T0∆S L=298*0.0853=25.41 kJ/kg氨冷凝水2.1） 如左图3. (1) ∆H=0 (2) ∆S=0 (3) ∆T=0 (4) ∆P=04.（1）lnr 1=[∂(nG E /RT)/ ∂n]T,P,n2=cx 22,同理lnr 2= cx 12 lnr 1=ln(y 1P/x 1P 1s )=ln(y 1*302/0.616*172)=ln(2.8503y 1)=c x 22=c*0.3842=0.1475c lnr 2=ln(y 2P/x 2P 2s )=ln(y 2*302/0.384*222)=ln(3.5426y 2)=c x 12=c*0.6162=0.3795c（2）若存在恒沸物，则有r 1/r 2=P 2S /P 1S =222/172=1.2907 lnr 1- lnr 2= c x 22- c x 12,ln1.2907=1.74(x 2- x 1), x 1=0.4267 ∵0< x 1<1,∴存在恒沸物，其x 1oz =y 1oz =0.4267 平衡蒸汽总压：P= x 1P 1s y 1/ y 1= P 1s y 1= P 1s *exp(c x 22)=304.7mmHg544’3。