一、填空题（每题2分，共20分）
1. 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 。
2. 封闭系统中，温度为25℃的1mol 理想气体从10MPa ，0.3m3等温可逆膨胀到0.1MPa ，
30 m3，则所做的功为（-11.4kJ,RTln （p 2/p 1））。
3. 节流膨胀的Joule-Thomson 效应系数的定义式为（H
J P T ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡∂∂=μ） 4. 等熵效率的定义是对膨胀做功过程，（不可逆绝热过程的做功量）与（可逆绝热过程的做功量）之比
5. 温度为T 的恒温热源的热量Q ，其E xQ 的计算式为(E xQ ＝（1－T 0/T ）Q ）。
6. 对于理想气体，节流膨胀后温度（ 不变 ），作外功的绝热膨胀时，温度（下降）。
7. 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
（1882.75）J/mol 。
8. 二元非理想溶液在极小浓度的条件下，其溶质组分遵守（Henry ）规则，溶剂组分遵守
（ Lewis-Randll ）规则。
9. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均为零，数学上可表示为（ 0)/(=∂∂T V p ）和（ 0)/(22=∂∂T V p ）。
10. 对于孤立体系，熵增原理可采用（ 0dS ≥ ）表达式表示。
二、简答题：（每题5分，共20分）
1.分析改变蒸汽的参数如何改变Rankine 循环的效率。
2.写出稳流体系的熵平衡方程，并指出各项的含义。
答：
0i i j j Q
m S m S S T
δ-++∆=∑∑⎰
产生入
出
3.写出维里方程中维里系数B 、C 的物理意义，并写出舍项维里方程的混合规则。
答：第二维里系数B 代表两分子间的相互作用，第三维里系数C 代表三分子间
相互作用，B 和C 的数值都仅仅与温度T 有关；舍项维里方程的混合规则为：
∑∑===n i n
j ij
j i M B y y B 11
，
()
1
0ij
ij ij cij
cij ij B B
p RT B ω+=
，
6.10422
.0083.0pr
ij T B -
=，
2
.41172.0139.0pr
ij T B -
=，cij pr T T T =，()()5
.01cj ci ij cij T T k T ⋅-=，cij cij cij cij V RT Z p =，()[]3
3
1315.0Cj
ci cij V V V +=，()cj ci cij
Z Z Z
+=5.0，()j i ij ωωω+=5.0
4.写出理想溶液组分的偏摩尔性质（焓、熵、自由焓、体积、内能）与纯物质性质间的关系表达式。
答：
ln ln i i i i i i
i i i i i i
V V U U H H S S R x G G RT x ====-=+
三、苯（1）和环己烷（2）的二元液体混合物的超额自由焓与组成的关系可用如下式表示：
21x x RT
G E
β= β与温度和压力有关，与组成无关，在0.101MPa 时，β与温度的关系为：
T 004.071127.1-=β
计算在40℃、0.101MPa 下，H E
/RT 、 S E
/R 、活度系数与组成的关系。
（15分）
解：1.j
n P T i E i n RT G n ,,ln ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=γ得： 2122
21ln ,ln x x βγβγ==
40℃、0.101Mpa 时，2
12221458.0ln ,458.0ln x x ==γγ
2.由2,ln RT H T E i x
p i -=⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂γ
得
∑⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂-=x
p i i E T x RT H ,2
ln γ
21,222,1004.0ln ,004.0ln x T x T x
p x p -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂γγ，故得： 212122
21253.115.313*004.015.313*004.0x x x x x x RT
H E =+= 由RT
G RT H R S E
E E -=得： =R
S E
1.25321x x －045821x x ＝0.79521x x 四、某朗肯循环以水为工质，运行于14MPa 和0.007MPa 之间，循环最高温度为540℃，求： （1） 水泵消耗的理论功； （2） 汽轮机作出的理论功； （3） 循环的热效率。
3解：（1）Wp=v △P ＝0.001*（14000-7）＝14kJ/kg 对水泵能量衡算：H 4－H 3＝Wp H 4＝168.79+14＝182.79 kJ/kg
Q 1＝H 1－H 4＝3448－182.79＝3265.21 kJ/kg （2）求干度：S 2＝S 1＝S 3（1－x ）+ S 4*x 6.5199＝0.5764（1－x ）+8.2515x 得：x ＝0.774
H 2＝H 3（1－x ）+ H 4*x
＝168.79（1-0.774）+2574.8*0.774＝2032 kJ/kg 对汽轮机能量衡算：
Ws ＝H 2－H 1＝2032－3448＝-1416 kJ/kg （3）1
141614
0.4293265.21
s p
T W W Q η---=
=
=
五、某换热器完全保温，热流体流量为0.042kg/s ，进、出换热器的温度分别为150℃、35℃，等压热容为 4.36kJ/kgK 。
冷流体进、出换热器的温度分别为25℃、110℃，等压热容为4.69kJ/kgK 。
计算冷热流体的有效能的变化、损失功和目的有效能效率。
环境温度为293k ，压力0.101MPa 。
（15分） 解：（1）计算冷流体的流量
0.042 4.36(15035)
0.0528/4.69(11025)p p
c h c c h h
c Q m C T m C T m kg S
=∆=∆⨯⨯-==⨯- （2）求有效能的变化
,02,01,ln 110273
0.0528 4.6911025293ln 25273
2.853/p p
x c c c
c c c
c c c c
E H T S T m C T T m C T kJ S
∆=∆-∆=∆-+=⨯--⨯+（）
＝
同理可得热流体的有效能的变化：
, 4.036/x h E kJ S ∆=-
（3） 损失功和目的有效能效率
2,2,001,1,ln
ln
)
2930.004 1.172/p p c c
c
h
l c h c
c T T W T S T m C m C T T kJ S
=∆+=⨯=总＝（
,( 2.853
0.707( 4.036
x Ex x E E η∆=
∆获得）＝＝失去）
六、使用R-K 状态方程计算从p 1＝0.1013MPa ，t 1＝0℃压缩到p 2＝20.26MPa ，t 2＝200℃时1mol 甲烷的焓变。
已知甲烷的*
18.110.0602(/)p C T J mol K =+∙。
R-K 方程为：（15分）。
1.52
2.51(),/,/,110.42748,0.0864, 4.6,190.6C C
C C C C A h A B
Z a bRT B bp RT h h B h B Z
R T R T a b p MPa T K
p p =
-===-+====
解：设计状态变化为：
△H
P 1,T 1(真实) P 2,T 2(真实)
1R H - 2R H
△H*
P 1,T 1(理想) P 2,T 2(理想) (1)求V1，V2
得到a ＝3.222（Pam 6K 0.5mol -2）,b=2.985*10-5(m 3/mol) B=1.332*10-3,A/B=2.876
得叠代式：3
1 1.332102.876(),11h Z h h h Z
-⨯=-=-+ 叠代得Z1＝0.9975，V1＝0.0224(m 3/mol)
对于V2，同理得：B=0.1537,A/B=1.261，Z2＝1.013，V1＝1.97*10-4(m 3/mol)
（2）求1R H ，2R
H
31ln(1)2R H A
Z h RT B
=--+ 得：1R H ＝-17.58J/mol, 2R H =-999.8 J/mol
2
1
*
**128114.7/7133/T p T R R H C dT J mol
H H H H J mol
∆==∆=∆-+=⎰。