化工热力学习题集

化工热力学习题集(附答案)(总

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模拟题一

一．单项选择题（每题1分，共20分） 本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表： 题号 1 答案 题号 11 答案 2 12 3 13 4 14 5 15 6 16 7 17 8 18 9 19 10 20 1. T温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为

（ ） A. 饱和蒸汽

B. 超临界流体

C. 过热蒸汽

2. T温度下的过冷纯液体的压力P（ ）

A. >PsT

B. C. =PsT

3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P（ ）

A. >PsT

B. C. =PsT

4. 纯物质的第二virial系数B（ ）

A 仅是T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

5. 能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程，必须至少用到

（ ）

A. 第三virial系数 B. 第二virial系

数 6. 液化石油气的主要成分是（ ）

A. 丙烷、丁烷和少量的

戊烷

B. 甲烷、乙烷

C. 正己烷

C. 无穷项 D. 只需要理想气体方

程

7. 立方型状态方程计算V时如果出现三个根，则最大的根表示（ ）

A. 饱和液摩尔体积 8. 偏心因子的定义式（ ）

ssA. lg(PB. lg(PC. r)Tr0.71r)Tr0.81

B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义

lg(Prs)Tr1.0

9. 设Z为x，y的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ）

2

ZZxA. 1 xxyyyzZxyC. 1 xyyZZx

ZxyB. 1 xyyZZxZyyD. 1 xyxZZx

10. 关于偏离函数MR，理想性质M*，下列公式正确的是（ ）

A. MRMM* C. MRMM*

B. MRM2M*

D. M*MMR

11. 下面的说法中不正确的是 ( )

（A）纯物质无偏摩尔量 。 （B）任何偏摩尔性质都是T，P的函数。 （C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量 。 12. 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” 。

（C）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。

13. 二元溶液，T, P一定时,Gibbs—Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX2 = 0 b. X1dlnγ1/dX 2+ X2 dlnγ2/dX1 = 0 c. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX1 = 0 d. X1dlnγ1/dX 1– X2 dlnγ2/dX1 = 0 14. 关于化学势的下列说法中不正确的是( )

A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质

C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 15．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( )

（A）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D）任何纯物质的活度均为1。

i是GERT（E）的偏摩尔量。

16．等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将：( )A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 17．下列各式中，化学位的定义式是 ( )

a.　i[c.　i[(nH)(nG)]P,nS,nj　　　　　b.　i[]nV,nS,njnini(nA)3 (nU)]P,T,nj　　　　　d.　i[]T,nS,njnini

18．混合物中组分i的逸度的完整定义式是 。

A. dGi=RTdlnfi, lim [fi /(YiP)]=1 B. dGi=RTdlnfi, lim [fi /P]=1

p0p0___

^

^

___

^

^

C. dGi=RTdlnfi, limfi =1 ； D. dGi=RTdlnfi, limfi =1

p0p0^___^^

19．关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ ）

A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B．偏摩尔焓等于化学位 C．偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位

20．下列关于ΔG关系式正确的是（ ）

A. ΔG = RT ∑Xiln Xi B. ΔG = RT ∑Xiln ai C. ΔG = RT ∑Xiln γi D. ΔG = R ∑Xiln Xi 二、填空题

^1. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均等于__ ___，数学上可以

表示为________________________和________________________。

2. 根据Pitzer提出的三参数对应态原理，计算给定T, P下纯流体的压缩因子Z

时，可查表得到_______、_______，并根据公式____________，计算出Z。如果无法查表，也可根据截断的Virial公式Z1BP，利用B0, B1仅为对比温度

RT的函数，计算出B0, B1，根据公式___________________，计算出B，从而得到Z的数值。

3. 热力学第一定律的公式表述（用微分形式）：__________________。热力学第

二定律的公式表述（即熵差与可逆热之间的关系，用微分形式）：__________________。

4. 几个重要的定义公式：焓H=__________________；自由能

A=__________________；自由焓G=__________________。

4

5. 几个热力学基本关系式：dU=__________________；dH=__________________；

dA=__________________；dG=__________________。

S____________；S____________。6. 写出下列Maxwell关系式：  VTpT7. 对理想溶液，ΔH=_________，ΔV=___________，ΔS=____________，ΔG

=____________。

8. 等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________ +

x2dln20。

9. 超额性质的定义为在相同温度、压力及组成条件下真实溶液性质和

溶液性质之差。

10. 二元混合物的焓的表达式为 Hx1H1x2H2x1x2，则H1 ；

H2 。 11. 填表

偏摩尔性质(Mi) ln i 三、是非题

溶液性质(M) H ln f ln  ΔM 关系式(MxiMi) 1. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（ ）

2. 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Z<1。（ ）

5

3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积

随着温度的升高而减小。（ ）

4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（ ） 5. 若用x表示蒸汽的干度，则该蒸汽的焓HHsv(1x)Hslx。（ ） 6. 逸度是一种热力学性质，溶液中组分i分逸度与溶液逸度的关系

ˆ。( ) fmxifiin7. 只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质总是等于化学位。 ( ) 8. 对于由纯物质形成理想溶液时，体积和焓的混合性质变化等于0。 ( ) 9. 理想溶液中溶液的超额吉氏函数GE0，所以组分的活度系数i0。

( )

10. 对二元溶液，当T、P一定时,公式 x1dln1x2dln20成立。 ( )

dx1dx2四、计算题

1. 利用Maxwell关系式等，将纯流体的dS表示成T,P的函数。

2. 25℃，下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40 －12X1 － 10X12

(cm3 /mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数, V为溶液的摩尔体积. 求，

 组(1)　V1，V２；　　(２)　V(3)　V1，V2；　　(4)　V；　(5)　VE；１，V２；　　分服从Lewis—Randall定则. （10分）

3. 酒窑中装有10m3 的96%(wt)的酒精溶液，欲将其配成65%的浓度，问需加水

多少能得到多少体积的65%的酒精 设大气的温度保持恒定，并已知下列数据

酒精浓度(wt)

96%

65%

V水 cm mol

3

-1

V乙醇 cm mol

3-1

4. 已知40℃和下，二元混合物的lnf1.960.235x1（f单位为MPa），求（a）

ˆ,fˆ；（b）f,f x10.2时的f12216

2、某二元低压体系，组分的结构差别较大，其超额自由焓的表达式为

GE/（RT）=

50℃时该体系纯组分的饱和蒸汽压分别为：

spA169.49kpaspB81.31kpa

请进行如下计算：

（1）列出汽液平衡关系式 （2）求组分1、组分2的活度系数与组成的关

系；

（3）求该温度下体系的x1=时，系统的总压P和组份1的气相组成y1.

4、（ 14分）纯液体A与B形成部分理想体系，在90℃时蒸气压力为

S22，lnBxA，问： PA800mmHg，PBS600mmHg，液相活度系数lnAxB（1）与30%(mol)A及70％(mol)B的液相混合物平衡的蒸汽总压为多少 （2）能否生成共沸物如生成的话，恒沸点是最高点还是最低点为什么

2（3）如已知lnA6xB，导出lnB的组成函数表达式

7

模拟题二

一．选择题（每题1分，共15分）

1、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω近似等于（ ）。

a. 0 b. 1 c. 2 d. 3

2、纯物质临界点时，对比温度 Tr（ ）

a. =0 b. >1 c. <1 d. =1

3、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。

4、下面的说法中不正确的是 ( )。

（A）纯物质无偏摩尔量 。 （B）任何偏摩尔性质都是T，P的函数。 （C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量 。 5、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”； （C）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差； （D）逸度可代替压力，使

真实气体的状态方程变为fv=nRT ；（E）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。

6．二元溶液，T, P一定时，Gibbs—Duhem 方程的正确形式是 ( )。 a. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX2 = 0 b. X1dlnγ1/dX 2+ X2 dlnγ2/dX1 = 0 c. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX1 = 0 d. X1dlnγ1/dX 1– X2 dlnγ2/dX1 = 0 7. 在和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学势的关系为（ ）。 (A) μ(水)＝μ(汽) (B) μ(水)＜μ(汽) (C) μ(水)＞μ(汽) (D) 无法确定

8. 关于热力学基本方程dU=TdS-pdV, 下面的说法中准确的是( )。 (A) TdS是过程热 (B)pdV是体积功 (C)TdS是可逆热 (D) 在可逆过程中, pdV等于体积功, TdS即为过程热 9.关于化学势的下列说法中不正确的是（ ）。

A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质

C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 10.关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( )。

（A）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D）任何纯物质的活度均为1。

（E）i是GERT的偏摩尔量。

11. 等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将（ ）。

A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 12. 麦克斯韦关系式的主要作用是（ ）。

(A)简化热力学变量的计算；(B)用某个热力学函数代替另一不易测定的热力学函数的偏微商； (C)用易于测定的状态性质的偏微商代替不易测定的状态性质的偏微商；(D) 便于用特性函数表达其它热力学函数 13.下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式( )

8

A.（T/V)S = （C. （S/V)T = （V/S)p B. （T/p)S =（V/S)p p/T)V D. （S/p)T = -(V/T)p

14.对1mol理想气体，应是（ ）

（a） R/V；（b）R ；（c）-R/P ；（d）R/T。

15. 下列各式中，化学势的定义式是（ ）。(nH)(nG)

a.　i[ni]P,nS,nj　　　　　b.　i[ni

(nU) c.　i[(nA)]P,T,nj　　　　　d.　i[]T,nS,njnini二、下列判断题正确者用“√”；不正确者用“×”。（每题分，共5分）

1、热力学来源于实践——生产实践及科研实践，但它同时又高于实践，热力学的一致性原则，常可考查（验）出科研或实践中引出的错误认识并加以纠正。（ ）

]nV,nS,nj2.由三种不反应的化学物质组成的三相PVT体系，达平衡时仅一个自由度。 ( ) 3.任何真实气体的性质可用同温同压下，该气体的剩余性质和理想气体性质的总和计算。 ( )

4.在T－S图上，空气和水蒸气一样，在两相区内等压线和等温线是重合的。 ( )

GtE5. 超额吉氏函数与活度系数间的关系有niT,P,nRTlni 。 ( )

i6.符合Lewis-Randall规则的溶液为理想溶液。 ( ) 7. 只有偏摩尔吉氏函数与化学势相等，所以i[(nG)]T,P,nji　是最有用的( ) ni8.当取同一标准态时，溶液的超额热力学性质有HEHE 。 ( ) 9.理想溶液中溶液的超额吉氏函数GE0，所以组分的活度系数i0。 ( ) 10.当T、P一定时，溶液中组分i的活度系数iˆi0iˆ为组分i的组分逸度（i系数，i0为纯组分i的逸度系数）。 ( ) 三、填充题（每空1分，共25分）：

1．逸度的标准态有两类，1）以 为规则，2）以 为规则，请举例说明1） 2） 。

2.写出热力学基本方程式__ _______ ___ ___ ；___ __________； ______ _________；_______ ________。

9

3．对理想溶液，ΔH=_______，ΔV=_________，ΔS=_______ ____，ΔG =____ _______。

4.对应态原理是指 。

三参数对应态原理中三个参数为__________________。普遍化方法分为_____________和_____________ 两种方法；用普遍化方法可以计算_____________、_____________、_____________和_____________性质。

5、活度的定义__________ __ _；活度系数的定义 。 6、偏离函数的定义 。

7、混合性质变化的定义 。 8、超额性质的定义 。 9、偏心因子的定义 。

四、简答题（共20分）

1.化工热力学的研究特点是什么（4分）

3.从热力学角度解释，超临界萃取技术为何常选CO2作为萃取剂（4分） 4.简述纯物质P-V图上点、线和区域的意义（用图说明），并写出临界等温的数学特征。（8分） 五、计算题（共35分）：

1、 已知50℃时测得某湿蒸汽的质量体积为1000cm g，求单位质量的H、S和G函数各是多少（10分）

50℃时水的饱和汽、液相性质 3

-1

性质M 饱和液相Ml V / U / J g-1 H / S / J g-1 K-1 饱和汽相Mg 12032

2. 25℃，下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40 －12X1 － 10X/mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数, V为溶液的摩尔体积. 求， Lewis—Randall定 则. （10分）

2 1

(cm

3

 (1)　V1，V２；　　(２)　V(3)　V1，V2；　　(4)　V；　(5)　VE；１，V２；　　

10

2ln1 Ax2；并已知lnf1AB其C;中lnfA,B,C3、已知某二元溶液的活度系数模型为 ， 2A仅

ˆ,lnfˆ，是T,P的函数。求ln2,GE/RT， （均以Lewis-Ra ndall规则为标准lnf12lnf。状态。) （15分）

3、某二元低压体系，组分的结构差别较大，其超额自由焓的表达式为GE/(RT)=2x1x2，某温度下，该体系纯组分的饱和蒸汽压分别为：

P1s = ， P2s =

请进行如下计算：

（1）列出汽液平衡关系式；

（2）求组分1、组分2的活度系数与组成的关系； （3）求该温度下体系的 p-x1-y1 关系式；

11

模拟题三

一、选择题

1、关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ）

A.可以判断新工艺、新方法的可行性； B.优化工艺过程； C.预测反应的速率；

D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据，用少量实验数据推算大量有用数据；

E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。

2、纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。

A．饱和蒸汽 B.饱和液体 C．过冷液体 D.过热蒸汽 3、超临界流体是下列（ ）条件下存在的物质。 A.高于Tc和高于Pc B.临界温度和临界压力下 C.低于Tc和高于Pc D.高于Tc和低于Pc

4、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于（ ）。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

5、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。

12

6、关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ）

A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究

7、分) ,400K的N21kmol体积约为（ ） A 3326L B C D m

8、下列气体通用常数R的数值和单位，正确的是（ ）

33 A 8.31410Pam/kmolK B kmol K 3 C cmatm/K D J/kmolK

39、纯物质 PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于（ ）。

A. -1 B. 0 D. 不能确定

10、对理想气体有（ ）。

B.(H/P)T0

C.(H/P)T0 D.(H/T)P0

11、对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（ ）。

A． dH = TdS + Vdp B．dH = SdT + Vdp C． dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp

S)TPRT/(Vb)P12、对1mol符合状态方程的气体，

(A.(H/P)T0应是（ ）

V； ；C. -R/P ；T。

13、当压力趋于零时，1mol气体的压力与体积乘积（PV）趋于（ ）。 A. 零 B 无限大 C. 某一常数 D. RT

14、不经冷凝，能否将气体通过其他途径变成液体（ ）

A.能 B.不可能 C.还缺条件

13

15、对1molVan der Waals气体，有（ ）。

A. (∂S/∂V)T=R/(v-b) B. (∂S/∂V)T=-R/(v-b) C. (∂S/∂V)T=R/(v+b) D. (∂S/∂V)T=P/(b-v) 16、纯物质临界点时，其对比温度Tr（ ）。

A．= 0 B．< 0 C．> 0 D．=1

17、当压力趋于零时，1mol气体的压力与体积乘积（PV）趋于:

a. 零 b. 无限大 c. 某一常数 d. RT 18、下列各式中，化学势的定义式是 ( )

A.　i[C.　i[(nH)(nG)]P,nS,nj　　　　　B.　i[]nV,nS,njnini(nA)(nU)]P,T,nj　　　　　D.　i[]T,nS,njnini

19、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( )

（A）纯物质无偏摩尔量 。 （B）T，P一定，偏摩尔性质就一定。 （C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量 。 20、对无热溶液，下列各式能成立的是（ ）。

A. SE=0，VE=0 B. SE=0，AE=0 C. GE=0，AE=0 D. HE=0，GE= -TSE 21、下列方程式中以正规溶液模型为基础的是（ ）。

A. NRTL方程 B. Wilson方程 C. Margules方程 D .Flory-Huggins方程 22、戊醇和水形成的二元三相气液液平衡状态，其自由度F=（ ）。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

23、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。

ˆV(A).　f1ˆＬ(C).　f１ˆL；　fˆVf1２ˆＶ；　fˆＶf２１ˆL　　ˆVfˆＶ；　fˆＬfˆＬf(B)　f２１２１２ˆＬ　（D）fLfV(f为混合物的逸度）f２

14

24、对液相是理想溶液，汽相是理想气体体系，汽液平衡关系式可简化为（ ）。

A． yi f = xi piS B. yi p =γi xi piS C． yi p = xi Φ piS D. yi p = xi piS 25、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( )

A．纯物质无偏摩尔量 。 B．T，P一定，偏摩尔性质就一定。 C．偏摩尔性质是强度性质。 D.偏摩尔吉氏函数等于化学势。 26.关于理想溶液，以下说法不正确的是（ ）。

A.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。 B.符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。 C.理想溶液中各组分的活度系数均为1。 D.理想溶液所有的超额性质均为0。

27、等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随A浓度的减小而减小，则B的偏摩尔体积将随A浓度的减小而( ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定

28、苯（1）和环己烷（2）在303K，下形成X1=溶液。此条件下V1=mol，V2=mol，V1=mol，V2=mol，则超额体积VE=（ ）cm3/mol。

A. C. 、下列偏摩尔吉氏函数表达式中，错误的为（ ）。

_A. Gi=μi B. dGi=Vdp-SiidT C. GinG/niT,P,nji

D. GinG/niT,nv,nji

30、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=

A. nMii（ ）。

C. xiMiB. xiMiD. niMi

31、混合物中组分i的逸度的完整定义式是( )。

15

A. C.

ˆ,lim[fˆ/(YP)]1dGiRTdlnfiiip0 B.

ˆ,lim[fˆ/P]1dGiRTdlnfiip0p0

ˆ,limf1dGiRTdlnfiip0 D.

ˆ,limfˆ1dGiRTdlnfii

32、二元理想稀溶液，其溶质和溶剂分别遵守（ ）。

A. Henry规则和Lewis--Randll规则. B. Lewis--Randll规则和Henry规则. C. 拉乌尔规则和Lewis--Randll规则. D. Lewis--Randll规则和拉乌尔规则. 33、下列化学势μi和偏摩尔性质关系式正确的是（ ）

A．μi= Hi B. μi= Vi C. μi=Gi D. μi=A i

34、Wilson方程是工程设计中应用最广泛的方程。以下说法不正确的是( )。

A. 引入了局部组成的概念以及温度对γi的影响，因此精度高。 B.适用于极性以及缔合体系。

C.用二元体系的参数可以推算多元系。 D.适用于液液部分互溶体系。

35.等温汽液平衡数据如符合热力学一致性，应满足下列条件中（ ）。 A. 足够多的实验数据 B. ∫1 ln（γ1/γ2）dX1≈0 C. [ （lnγ1）/ P]T，X≈0 D. [ （lnγ1）/ T]P，X ≈0

36、气体经过稳流绝热膨胀，对外作功，如忽略宏观动能，位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值 。

A. 增加 B. 减少 C. 不变 D.不确定 37、节流效应T-P图上转化曲线是表示 的轨迹。 A. μj=0 B. μj<0 C. μj>0 38、理想的Rankine循环工质是在汽轮机中作_____膨胀

16

A） 等温 B) 等压 C）等焓 D）等熵 39、不可逆过程中孤立体系的（ ）

A.总熵是增加的， 也是增加的 B.总熵是减少的， 也是减少的 C.总熵是减少的， 但是增加的 D. 总熵是增加的，但是减少的 40、卡诺制冷循环的制冷系数与( )有关。

A. 制冷剂的性质 C. 制冷剂的循环速率

B. 制冷剂的工作温度 D. 压缩机的功率

41、Rankine循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成。（ ）

A） 正确 B) 错误

42、蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间，冷凝器置于低温空间。（ ）

A） 正确 B) 错误

43、稳态流动过程的理想功仅取决于体系的初态与终态及环境温度T0，而与具体的变化途径无关。（ ）

A） 正确 B) 错误

44、要对化工过程进行节能改进，就必须对理想功、损失功、热力学效率进行计算和热力学分析。（ ）

A） 正确 B) 错误

45、能量是由火用和火无两部分组成。（ ）

A） 正确 B) 错误

46、关于制冷原理，以下说法不正确的是（ ）。

A. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降 。

B. 只有当JT0，经节流膨胀后，气体温度才会降低。

17

C. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大。 D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。

47、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（ ）。

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

48、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，则此过程是（ ）。

A. 可逆的 B.不可逆的 C. 不可能的 49、关于制冷循环，下列说法不正确的是（ ）。

(A)冬天，空调的室外机是蒸发器。 (B)夏天，空调的室内机是蒸发器。

(C)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的 。 (D)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的。

50、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（ ）。

(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。

51、体系经不可逆循环又回到初态，则热温熵的循环积分（ ）。 A <0 Ｂ =０ C >0

18

52、同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率（ ）。

A. 相同 B.低 C.高 D.不一定

53、对膨胀作功过程，等熵效率的定义是不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功量之比。（ ）

A） 正确 B) 错误

54、提高汽轮机的进汽温度和进汽压力可以提高蒸汽动力循环效率。（ ）

A） 正确 B) 错误

55、气体从高压向低压作绝热膨胀时，膨胀后气体的压力温度必然降低。（ ）

A） 正确 B) 错误 二、填空题

1、(2分)在PT图上纯物质三种聚集态互相共存处称 。

2、(2分)常用的 8个热力学变量 P、V、T、S、h、U、A、G可求出一阶偏导数336个，其中的偏导数共112个，但只有6个可通过实验直接测定，因此需要用 将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来。 3、(2分)纯物质 P-V图临界等温线在临界点处的斜率 __________， 曲率为 __________。

4、(2分)麦克斯韦关系式的主要作用是 。

5、(2分)描述流体PVT关系的立方型状态方程是 __________三次方的物态方程。 6、(2分)剩余性质的定义是M' =________________________。 7、(2分)理想溶液的过量性质ME等于 。

19

8、(6分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成_____________溶液，它们的ΔH=_____________，ΔV=___________。 9、(2分)二元混合物容积表达式为V=X1V1+X2V2+αX1X2，如选同温同压下符合Lewis-Randll规则的标准态就有 △V= 。

10、(4分)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+________ = ______ 。

11、(2分)溶液中组分i的活度系数的定义是 γi =________________________。 12、(2分)对封闭体系，单位质量能量平衡方程式是_________,对稳定流动体系单位质量能量的平衡方程式是_________. 13、(2分)孤立体系的熵增表达式是__________

14、(2分)一定状态下体系的火用指体系由该状态达到与 时，此过程理想功。

15、(2分)稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。 16、(2分)纯物质T-S图两相区水平线段（结线）长度表示 大小。 17、(2分)能量平衡时以热力学 为基础，有效能平衡时以热力学 为基础。 三、判断题

1、(1分)一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。( )

2、(1分)在T－S图上, 空气和水蒸气一样,在两相区内,等压线和等温线是重合的。 ( )

20

3、(1分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成理想溶液。( )

4、(1分)二元共沸物的自由度为2。( )

5、(1分)理想溶液各组分的活度系数和活度为1。( )

6、(1分)逸度也是一种热力学性质, 溶液中组分i的分逸度与溶液逸度的关系为

lnfxlnfˆiini（ ）

7、(2分)冬天，使室温由10℃升至20℃，空调比电加热器更省电。 ( ) 8、(2分)对不可逆绝热循环过程，由于其不可逆性，孤立体系的总熵变大于0。 ( )

9、(2分)理想功Wid是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时，理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同时也是的负值。( )

10、(2分)损失功与孤立体系的总熵变有关，总熵变越大，损失功越大，因此应该尽量减少体系的不可逆性。( )

11、(2分)理想功Wid是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时，理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同时也是的负值。( ) 四、名词解释 1、(5分)偏离函数 2、(5分)偏心因子 3、(5分)广度性质

4、(5分)R-K方程(Redlich-Kwong 方程)

21

5、(5分)偏摩尔性质 6、(5分)超额性质 7、(5分)理想溶液 8、(5分)活度 五、简答题

1、(8分)简述偏离函数的定义和作用。

2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。试用下表分析液化气成分选择的依据。

物临界温质 度 Tc，℃ 甲烷 乙烷 丙烷 正丁 烷 正戊 烷 正己 烷 临界压正常沸力 点 Pc，atm TB，℃ 燃烧值 kJ/g 3、(6分)工程上常见的汽液平衡问题有哪些类型 4、(6分)相平衡的热力学一致性检验 5、(6分)卡诺定理的主要内容是是么

6、(6分)如何利用热力学第一定律测量湿蒸汽的干度 7、(6分)什么是理想功、损失功 六、图示或计算题

22

1、(20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； （2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀； （3）从临界点开始的等温压缩；

（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。 2、(15分)25℃，下，组分1和2形成二元溶液，其溶液的摩尔焓为H =600－180X1－ 20X13 (J /mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数, 标 准 态 按Lewis-Randall定

(２)　H1,H2；　(3)　H1，H2；　(4)　H；　(5)　HE；则计算，求(1)　H1,H2；　（15分）

3、(15分)已知某含组分 1 和 2的二元溶液，可用 lnγ1=AX22 , lnγ2=A X12 关联，A可视为常数， 60℃ 下达汽液平衡时能形成共沸物，现测得60℃下 γ1∞ = , P1S = , P2S = ，设汽相可视为理想气体。试求： （1）GE表达式； （2）A值；

（3）60ºC下恒沸点组成和平衡蒸汽压。

4、(15分)某动力循环的蒸汽透平机，进入透平的过热蒸汽为，400℃，排出的气体为饱和蒸汽，若要求透平机产生3000kW功率，问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少其热力学效率是等熵膨胀效率的多少假设透平机的热损失相当于轴功的5%。

5、(15分)试比较如下几种水蒸汽，水和冰的有效能大小。设环境温度为298K。 ，160℃，过热蒸汽； ， 160℃，过热蒸汽；

23

，100℃，过冷蒸汽； 100℃，饱和蒸汽； ，100℃，饱和水；

，0℃，冰。

24

模拟题四

25

26

二．填充题（每空1分，共13分）：

1．纯物质 T—S 图的拱形曲线下部为_______________ 区。

2．一定状态下体系的有效能是指体系由该状态达到与____________成完全平衡状态时，此过程的理想功。

3．纯物质 PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 __________。 4．溶液中组分i的活度系数的定义是 γi =________________________。

27

5．单位质量稳定流动体系能量平衡方程_______________________________, 对流体通过换热器的过程，能量平衡方程可简化为 ______________________，对流体通过泵、压缩机等设备的过程，能量平衡方程可简化为_______________________。 6．在下表空格处填入相应的偏摩尔性质或溶液性质

三．名词解释题（每题4分，共20分）： 1．偏心因子 2．相平衡准则 3．超额性质 4．偏离函数 5. 理想溶液 四． 计算题

1、 （12 分）化工生产中需，80℃ 热水用于设备保温，此热水由，175℃ 水蒸汽通入，20℃冷水在热水槽中混合得到。请计算： （1）制备1吨热水需用多少冷水和水蒸汽（4分）

（2）此混合过程理想功和损失功各是多少（按1吨热水计）（4分） （3）如果用，95℃热水代替水蒸气制备，80℃热水，那么损失功又是多少（按1吨热水计）（2分）

(4) 比较（2）和（3）的结果，哪一个损失功小为什么（2分） 设混合过程热损失可忽略，环境温度是20℃。有关数据列于下：

28

热水（80℃ ） 热水（95℃） 冷水（20℃） 水蒸气

（175℃）

H （kJ/kg） S （kJ/（kg K））

2、 (12分) 有一氨压缩制冷循环装置其制冷能力为100000kJ/h，氨蒸发温度是243 K, 蒸发器出口的氨饱和

蒸汽经可逆绝热压缩、冷凝到303K，过冷到298K，再经节流伐等焓膨胀后回蒸发器。问：

（1）如果压缩机进、出口处氨的焓分别是14kJ/kg和1966kJ/kg，冷凝器出口过

冷氨的焓是540kJ/kg，试求压缩机的理率和装置的制冷系数。（5分） （2）如果将氨的蒸发温度调整到253K， 压缩过程仍为可逆绝热压缩，其余条件不

变，试问压缩机的理率有何变化，为什么此时压缩机进、出口处氨的焓分别是1658kJ/kg 和1912kJ/kg。（3分）

（3）在T--S图上标出（1）、（2）二循环过程。（4分）

29

30

模拟题五

一、 选择题

1、水处于饱和蒸气状态，其自由度为 ，如要查询水的饱和蒸气热力学性质

表，则需要 个状态参数的已知条件。 A、 0 B、 1 C、 2 D. 3

2、经历一个不可逆循环过程，体系工质的熵 。

A、增大 B、减小 C、不变 D、可能增大，也可能减小 3、体系中物质i的偏摩尔体积Vi的定义式为： 。 A、 Vi[Vi]T,v,n B、 Vi[nijiV总]T,v,nji niC、 Vi[VVi]T,p,nji D、 Vi[总]T,p,nji

nini4、朗肯循环中为提高汽轮机出口乏气的干度，可以 。

A、提高初压 B、提高初温 C、降低排汽压力 D、采用回热 5、流体（T1、P1）经节流膨胀后，流体的温度必 。

A、不变 B、 下降 C、 增加 D、 前三者都可能。

6、范德华方程与R－K方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V值是 。 A、饱和液体体积 B、饱和蒸汽体积

C、无物理意义 D、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积

7、可以通过测量直接得到数值的状态参数是 。

31

A、焓 B、内能 C、温度 D、 熵

8、有一机械能大小为1000KJ，另有一恒温热源其热量大小为1000KJ，则恒温

热源的热火用 机械能的火用。

A、大于 B、小于 C、等于 D、不能确定

9、冬天要给-10℃房间供热取暖，消耗500Ｗ的功率给房间供热，采用可逆热泵循环、电热器两种供热方式，哪种供热方式的供热量多 A．前者 B. 两者相等 C.后者 D.没法比较。

10、高压氮气从同一始态出发，分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。

其中已知一个可逆过程的工质熵变为20KJ/（），另一个不可逆过程的工质熵变 KJ/（）。

A、大于20 B、小于20 C、等于20 D、不能确定。

P11、某真实气体符合状态方程 ，a、b为的常数，

RTa0.5bT(b)则当该气体进行绝热膨胀时，膨胀后气体的温度 。 A、升高 B、降低 C、不变 D、不能确定 12、对于流体混合物，下面式子错误的是 。

A、 MilimMi B、 HiUiPVi

xi0C、理想溶液的ViVi UiUi D、理想溶液的SiSi GiGi 二、填空题

32

1、填表：

偏摩尔性质(Mi) ln i 2、计算逸度系数的公式 lni1RT溶液性质(M) ln  P0(ViRT)dP 仅适用于气体组份，而不P能用于液相或固相组份。则该论述是 （作出是非判断）

3、某气体温度为150℃，其临界温度为，给气体加的压力P足够大，则气体

被液化。（作出“能/不能”的判断）

ˆii。 （作出是非判断） 4、理想气体有f = P，而理想溶液有 5、 在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率是可以达到100% 。则该论述是 （作出是非判断）

6、常温常压下，将10cm3液体水与20 cm3液体甲醇混合后，其总体积=30 cm3。 则该论述是 （作出是非判断）

7、氮气在封闭的气缸内经历不可逆过程，内能减少20kJ，对外作功10kJ，则此过程中工质与外界交换热量Q = kJ。

8、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。

9、给冷流体T2加热至预定的工艺温度，采用换热器进行间接传热，当热流体温度T1减小，即传热温差（T1-T2）减小，则流体有效能的损失 。（作出“减小/增大/不变/与传热温差无关”的判断）

33

10、封闭体系中的1mol理想气体，由 p 1 =10 bar 、v 1 = 可逆定温膨胀到 v 2

=0. 8m 3，则 S = KJ/（mol..K）。

11、当过程不可逆时, 孤立系统的△S总 0, 工质的△S产生 0。 12、在门窗紧闭房间有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱大门就有一股凉气扑面， 使人感到凉爽。通过敞开冰箱大门,则房间的温度将会 。 （填入“不变”或“下降”或“升高” ） 三、分析说明题

在热功转化的实际热机循环中，将5Mpa、40℃水在锅炉中定压加热到400℃的过热蒸汽。

（1） 计算其过程的焓变。工程中常采用水的热力学图或表来查询过程始

态和终态的焓值进行计算。现技术员小张使用不同来源的水蒸汽表或图（均是正式的权威出版物，数据可靠）查到同一状态点的焓值h值竟相差较大，为什么工程中使用热力学性质图、表来求解热力学过程的焓变、熵变时要注意什么问题。

（2） 请自行给出已知条件，计算工质在锅炉所吸收的热量Q。（答题时

只需给出解题的步骤和方法，不必给出具体结果）

四、应用及计算题

1、 已知50Kg的丙烷气体，需要在137℃、5Mpa的条件下贮存。欲设计一个压力容器，请提供该容器的体积设计参数。请分别据两种方法进行计算：

（1） 普遍化三参数压缩子法 （2） 真实气体状态方程法

3

RTa 设丙烷符合R-K方程P bT0.5(b)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：公式中每一参量必须作出说明：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必须作出说明，而在计算时已知条件不足的均须自行补充说明（其中a和b不必列出公式）。否则相应步骤的得分值为0。

34

2、某纯物质B由1 .013Mpa，453K的饱和蒸汽变为4 .052Mpa，653K的过热蒸汽。（1）试设计以偏离函数为基础的计算过程△H的路径框图，并写出各步骤的计算过程的焓变及△H总表达式；列出所用到的主要公式，不需算出最后结果。（2）简要说明计算过程△H为何要引入偏离函数的概念。 （假设已知理想气体的Cp= a+bT+cT2，偏离焓HR）。

3、某二元低压体系，组分的结构差别较大，其超额自由焓的表达式为GE/(RT)=2x1x2，某温度下，该体系纯组分的饱和蒸汽压分别为：

P1s = ， P2s =

请进行如下计算：

（1）列出汽液平衡关系式；

（2）求组分1、组分2的活度系数与组成的关系； （3）求该温度下体系的 p-x1-y1 关系式；

35

36

模拟题六

一、选择题

1、R－K方程、P－R方程等是实用的立方型方程，对于摩尔体积V存在三个实根或者一个实根，当存在一个实根V值（其余二根为虚根）时，V值是 。 A、饱和液体体积 B、饱和蒸汽体积 C、过热蒸汽 D、过冷液体

2、热源温度为 1200K ，环境温度为 300K ，高温热源提供热量1000J 中的无效能为 J。

A、250 B、750 C、300 D、400

3、高压氮气从同一始态出发，分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。其

中已知一个不可逆过程的工质焓变为50KJ/kg，而另一个可逆过程的工质焓变 KJ/kg。

A、大于50 B、小于50 C、等于50 D、不能确定。 4、混合物体系中物质i的偏摩尔焓Hi的定义式为： 。

A、 Hi[(nH)Hi]T,v,nji ]T,v,nji B、 Hi[niniC、 Hi[Hi(nH)]T,p,nji ]T,p,nji D、 Hi[nini5、以下 措施，即提高蒸汽朗肯循环的热效率，又提高汽轮机出口乏气的干度。

A、提高汽轮机进汽温度 B、提高汽轮机进汽压力 C、提高汽轮机乏汽压力 D、降低汽轮机出口乏汽压力

6、水处于过热蒸气状态，其自由度为 ，如要查询水的过热蒸气热力学性质

表，则需要 个状态参数的已知条件。

37

A、 0 B、 1 C、 2 D、 3

7、经历一个实际热机的循环过程，体系工质的熵变 。 A、>0 B、<0 C、=0 D、可能>0，也可能<0 8、传热速率的单位，不正确的是 。

A、KJ/h B、KW C、KJ/s D、 J/h 9、下列论述错误的是 。

A．P-R方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。 B. R-K方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。

C.活度系数可以大于1也可小于1。 D. 压缩因子可以大于1也可小于1。 10、若分别以某一真实气体和理想气体为工质在两个恒温热源T1、T2之间进行卡诺理想循环，试比较这两个循环的热效率。

A．前者大于后者 B. 两者相等 C. 前者小于后者 D.没法比较。

11、在相同的初态（T0，P0）和膨胀压力（P）的条件下，等熵膨胀与节流膨胀两种方案相比，哪种方案的降温大 。

A、前者 B、后者 C、两者相同 D、两者没有可比性 12、对于流体混合物，下面式子错误的是 。

A、MilimMi B、 HiUiPVi

xi1C、理想溶液的ViVi UiUi D、理想溶液的HiHi GiGi SiSi 二、填空题 1、填表：

38

偏摩尔性质(Mi) 2、 对于热力学关系式 dHCpdT[VT(溶液性质(M) ln  ln f V)p]dp 仅适用于气体组份，而不T能用于液相或固相组份。则该论述是 （作出是非判断）

3、采用普遍化压缩因子关系式或普遍化维里系数计算剩余焓，确定HR 的三个参数为 。

4、当湿蒸汽的干度 x ＝ 0 时，工质全部为 状态 。

5、某气体温度为t℃，其临界温度为tC℃，给气体加的压力P足够大，则气体能被液化的温度条件是 。

6、热力学第一定律适用于任意的热力过程，不管过程是否可逆。其论述

是 （作出是非判断）

7、在 相区，压力和温度对其容积性质的影响很小。 8、不能通过测量直接得到数值的状态参数有 。

（焓、温度、 熵、压力、内能、体积）

9、封闭体系1mol某气体，由 p 1 =1Mpa、v 1 = 3 定温膨胀到 v 2 =0. 4m 3，则 S = KJ/（Kmol..K）。

10、放热不可逆过程，工质的热熵流 0, 工质的△S产生 0。 11、在化工生产和设计过程中，都要力求 管路上的弯头、缩扩变化，以减少火用损失。

39

12、纯物质的逸度fi，混合物的逸度f，混合物中组分的逸度fi三者的

定义相同。 （作出是非判断）

三、分析说明题（共11分）第1题5分、第2题6分

1、二元体系的活度计算式 说明。

ln1x22(0.52x1)ln2x12(1.52x2)的模型是否有合理请分析

2、请举两个例子简单说明热力学第二定律在实际中的应用。 四、应用及计算题（39分） 每题13分

1、有两股压力分别是 MPa和 Mpa的饱和蒸汽。

(1) 如用于作功，经稳流过程变成25℃的饱和水，求Wid(To=298K) 。 (2) 如用作加热介质，经换热器后变成25℃的饱和水，求换热量Q 。 对计算结果作综合分析，在化工设计和生产过程中如何合理地使用这两股蒸汽

已知：各状态点一些热力学参数，见表1。 状态点 1 2 3 表1. 装置各状态点一些热力学参数 t／℃ P／MPa 状态 H／kJ·kg-1 25 12 饱和蒸汽 饱和蒸汽 饱和水 S／kJ·kg-1·k-1 5．4924 6．4448 0．3674

2、某二元低压体系，组分的结构差别较大，其超额自由焓的表达式为

GE/（RT）=

50℃时该体系纯组分的饱和蒸汽压分别为：

spA169.49kpaspB81.31kpa

请进行如下计算：

（1）列出汽液平衡关系式 （2）求组分1、组分2的活度系数与组成的关

系；

（3）求该温度下体系的x1=时，系统的总压P和组份1的气相组成y1.

40

3、有一氨压缩制冷机组，制冷能力Q0为×10KJ·h，在下列条件工作：蒸发温度为-25℃，进入压缩机的是干饱和蒸汽，冷凝温度为20℃，冷凝过冷5℃。 已知：

状态点 蒸发器出口 压缩机出口 冷凝器出口 试计算：

（1）每小时制冷剂循环量； （2）冷凝器中制冷剂放出热量； （3）压缩机的功率； （4）制冷系数。 模拟题八 一、 单项选择题

本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表： 题号 1 答案 题号 11 答案 2 12 3 13 4 14 5 15 6 16 7 17 8 18 9 19 10 20 焓h／ KJ·kg-1 1430 1680 270 代号 1 2 3 4-1

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（ ）。

41

A．B = BωB B．B = B ω + B C．BPC/（RTC）= B0 +ωB1 D．B = B0 + ωB 3．下列关于GE 关系式正确的是（ ）。 A. GE = RT ∑Xiln Xi B. GE = RT ∑Xiln a i C. GE = RT ∑Xiln γi D. GE = R ∑Xiln Xi 4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ ）。 A. Gii

0101



B. dGiVidPSidT

nGC. Gi niT,P,njinGD. Gi niT,nV,njisPyPixi的适用的条件（ ii5. 汽液平衡关系

）

A 无条件

B 理想气体和非理想溶液

C 理想气体和理想溶液 D 非理想气体和理想溶液

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．乙醇-水在下共沸体系，其自由度为（

A．0

B．1

C．2

D．3

）

8．体系从同一初态到同一终态，经历二个不同过程，一为可逆过程，一为不可逆过程，此二过程环境熵变存在（ ）。

42

A．（ΔS环）可逆< （ΔS环）不可逆 B. （ΔS环）可逆 >（ΔS环）不可逆 C．（ΔS环）可逆 = （ΔS环）不可逆 D．（ΔS环）可逆= 0

9．如当地冷却水温度为常年18℃，则氨制冷循环的冷凝温度应选 。

A. 18℃； B. 8℃； C. 28℃； D. 48℃。 10．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔHid 。

A. >0； B. =0； C. <0 ； D. 不确定。 11．混合气体的第二维里系数

A . T和P的函数 B. 仅为T的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数

12．有效能衡算的依据是 。

A. 热力学第一定律； B.热力学第二定律； C.热力学第三定律 ； D.热力学第一、二定律。 13．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 。

A.fxifi； B. ffi； C. lnfxilnfi ； D. lnfxilnf0 xi14．纯物质临界点时，对比温度 Tr 。

A.＝ 0； B. > 1； C. < 1 ； D. = 1。

15．当潜水员深海作业时，若以高压空气作为呼吸介质，由于氮气溶入血液的浓度过大，会给人体带来致命影响（类似氮气麻醉现象）。根据下表中25℃下

43

溶解在水中的各种气体的亨利常数Ｈ，你认为以（ ）和氧气的混和气体为呼吸介质比较适合

气体 乙炔 H/bar 气体 H/bar 气体 H/bar 气体 H/bar 12660甲烷 41850 0 71600 氮气 87650 550 氧气 44380 1350 一氧化5400 氦气 碳 空气 72950 乙烷 30600 氢气 二氧化1670 乙烯 11550 硫化氢 碳

A 氦气 B二氧化碳 C．乙烷 D．甲烷

16．下列哪个条件不符合蒸汽压缩制冷循环制冷剂的选择要求（ ）。

A. 沸点低 B. 冷凝压力低 C. 汽化潜热大 D. 较低的临界温度 17．在T-S图上，绝热可逆过程工质的状态总是沿着 进行的。

A.等焓线； B.等熵线； C.等干度线 ； D.等压线。 18．关于做功和加热本领的描述，不正确的是（ ） A．压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。 B．温度相同，高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。 C．温度相同，高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强。

D．放出的热相同，高温高压蒸汽的作功本领比低温低压蒸汽的大。

二、填充题（每空1分，共15分）

1．纯物质 P-V图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 __________。 2．剩余性质是指在相同的温度和压力下 与 热力学性质之差。 3．溶液中组分i的活度系数的定义是 i =________________________。

4．高温热源（温度为T1）与低温热源（温度为T2）构成的热机的最大热机效率

_______________。

44

5．某高温高压气体（焓值为H1，熵值为S1）做功后其焓值变为H2，熵值变为

S2，环境温度为T0，则该过程的理想功Wid_____________ ；有效能变化Ex____________ _ 。

6．检验汽液平衡数据可靠性的基本公式为 方程。 7．稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。

8．理想功是指体系的状态变化在一定的环境条件下，按 过程进行时所

产生的最大功或必须消耗的最小功。

9．在相同始态与相同终态压力下，等熵膨胀引起的温度降低比等焓膨胀的引起

的温度降低要 。

10．在真实气体混合物P→0时，组分i的逸度系数i等于 。 11．Wilson提出的GE模型是以 溶液为基础，并用局部体积分率代替

总体平均体积分率而得来的。

12．真实气体混合物的PVT性质=纯气体的PVT关系式+ 规则。

13．三参数对比状态原理中，三参数是指 。

三、判断题（请在正确的题后括号内画“√”,错误的画“×”） 1．维里系数的物理意义是代表物质极性的大小。 ( ) 2．对于理想混合物，H,G,V均为零。 ( )

3．对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry规则，则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall规则。 ( ) 4．蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀，体系和环境总的火用是守恒的，总的火无是

守恒的。( )

5．混合物体系达到汽液平衡时，总是有fˆivfˆil,fvfl,fivfil。 ( )

45

四、简答题

1．写出①稳定流动系统热力学第一定律的一般形式；②当流体流经泵和③流经换热器时系统热力学第一定律的简化形式。

2．完成相平衡体系求解过程框图。假设体系为部分理想系，已知总压及液相各组成，求该体系温度及汽相组成(ξ为某一有限小数)。

ˆV ，饱和蒸汽中纯组分i的逸度系数S 解：汽相中组分i分逸度系数ii

已知P，xi 计算： 计算： 公式： No，重新调整 yi1Yes 输出T，

五、计算题

1．（ 10分） ，400℃的过热蒸汽（H1=3174 kJ·kg-1，S1= kJ·kg-1·K-1）在稳流过程中经透平膨胀到、干度x=。（已知 MPa下Hg=2554 kJ·kg-1，Sg= kJ·kg-1·K-1，HL=120 kJ·kg，SL= kJ·kg·K）。T0=298K。

（1）如该透平是绝热的，求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η 。 （2）如该透平的热损失为5 kJ·kg-1汽 终态不变。求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η 。

2．（ 8分）在298K和下二元系焓变

-1

-1

-1

H20.9x1x2(2x1x2) 已知 H1418J/mol x为摩尔分数 以T，p 下纯组分焓为基

H2627J/mol准，求：（1）H1，H2； 2）无限稀释偏摩尔值H1，H2； （3）

H1，H2

3．（ 8分）某二元溶液，Lewis-Randall 规则标准态的超额Gibbs自由能可由下式给出： GE/RTx1x2 式中：为常数，两纯组元逸度分别为f1*和f2，

46

*单位为Pa, GE:Jmol1, T ：K, 求：以Lewis-Randall 规则为标准态的活度系数

1与2的表达式。

4、（ 14分）纯液体A与B形成部分理想体系，在90℃时蒸气压力为

S22，lnBxA，问： PA800mmHg，PBS600mmHg，液相活度系数lnAxB（1）与30%(mol)A及70％(mol)B的液相混合物平衡的蒸汽总压为多少 （2）能否生成共沸物如生成的话，恒沸点是最高点还是最低点为什么

2（3）如已知lnA6xB，导出lnB的组成函数表达式

47

模拟题九

一. 选择正确答案并简要说明为什么

1. 某人计算真实气体的自由焓时认为：

( a ) G=G*GR; （b）G=G*GE; ( c ) G=G*G.

2. 某流体在稳流装置内经历一个不可逆过程，所需要的功为 10KJKg-1，

得到的热量为30KJKg-1。试问流体的熵变： （a）为负; ( b)为正; ( c) 可正、可负。 3. 若始、终状态及环境温度T0一定，理想功Wid：

（a） 等于可逆轴功；（b）是完全可逆功；（C）等于始终状态间的火

用 变化的绝对值。

4. 甲烷气（视为真实气体）由状态T1、P1节流膨胀至T2、P2，其： （a）S0; ( b) H=0; ( c) G=0。 二. 简答题

1. 以二元溶液为例，写出三种计算偏摩尔性质的方法，要求写出详细计

算方法，步 骤或所需的公式。

2. 写出开系稳流过程的热力学第一定律表达式，并举一应用实例。 三．证明题

某二元溶液的偏摩尔焓可由如下方程表示：

2 H1H1Bx2A

H2H2Bx12A

式中：H1、H2分别为纯组分1和2的焓，A、B是温度和压力的函数；

48

问：从热力学角度考虑该对方程是否合理 四．计算题

1. 今有压力为10Mpa、温度400℃的过热蒸汽，经汽轮机绝热膨胀，乏气为

Mpa 的饱和蒸汽，蒸汽有关数据为：

状态

10Mpa、400℃过热蒸汽

饱和蒸汽

H KJ/Kg 3093 2707

S KJ/Kg·K

① 试计算上述过程产生的轴功Ws； ② 过程的火用 和火无的变化值Ex、AN； ③ 过程的理想功Wid和损耗功WL。

上述计算以1Kg蒸汽为基准，环境温度T0298K。

GE0.7x1x2。试求ln1、ln2。 2. 某二元溶液的过量自由焓可表示为：RT3. 若t = 45℃时，P1145Kpa,P268Kpa。由上题得到的ln1、ln2计算

ssx10.5 时汽相组成及压力。假设汽相为理想气体。

49

50

模拟题十

一、 选择题

1．汽液平衡计算方程式yiP=γixiPiS适用于 （ ）

A．完全理想体系 B．化学体系 C．非理想体系 D．完全非理想体系

2．气体真空节流膨胀产生冷效应时的微分节流系数是 （ ） A．μj=0 B．μj>0 C．μj <0 D．不确定

3．已知溶液的xi与γi，则溶液超额自由焓GE的计算式为： （ ）

A．GE=RTilnxi B．GE=RTxilni C．GE=RTxilnxi D．GE=RTlnixi 4．下列关系式哪个适用于理想溶液 （ ）

A．ΔV=H=ΔG=ΔHi=0 B．ΔVi=ΔUiGiSi=0

EE

C．Vi=UiGiSi=0 D．ΔS=ΔGSE=G=0

5．在众多状态方程式中，能从理论上加以证明的是 （ ） A．R——K方程 B．维里方程 C．范德华方程 D．马丁-候方程 6．常压下某液体沸腾时，保持不变的热力学性质是 （ ）

A．摩尔体积 B．摩尔熵 C．摩尔自由焓 D．摩尔内能 7.混合物的逸度f与组分逸度fi之间的关系是 （ ）

A．f=xifi B．f=fi C．f=xilnfi D．lnf=xilnfi/xi

^^^^51

8．由于温差引起两个物系之间进行热交换，那么包括这两个物系的绝热体系的熵变为

（ ）

A．正值 B．负值 C．零 D．不定值

9．维里方程PV=a（1+B`P+C`P2+……）中a等于 （ ）

A．RT+B B．RT C．R2T D．RT2

122110．已知Wilson方程中ln1ln(x112x2)x2，那

xxxx12222111么，

lnγ1∞= （ ）

A．1-ln1221 B．1-ln2112 C．1 D．ln2112 11．在同一温度下，单组分体系T—S图上各等压线随熵值的增大，压力将（ ）

A．增大 B．减小 C．不变 D．不一定 12．理想功实现的条件为 （ ）

A．完全不可逆 B．完全可逆 C．部分可逆 D．部分不可逆 13．对理想的气体混合物，下列关系式正确的是 （ ）

A．ii B．i1 C．=1 D．iP 14．可逆绝热膨胀过程的特征是 （ ）

A．等焓 B．等熵 C．等温 D．等压

15．绝热可逆膨胀过程线在T—S图上是 （ ）

A．是平行于横坐标的直线 B．是平行于纵坐标的直线 C．是沿等焓线变化的 D．是沿等干度线变化的

52

16．三参数普遍化方法中的普压法的应用条件是 （ ）

A．Vr>2 B．Vr<2 C．Vr=2 D．Tr>4 17．偏摩尔性质是 （ ）

A．强度性质 B．容量性质 C．超额性质 D．剩余性质 18．判断恒温恒压条件下化学反应达到平衡时的公式是 （ ） A．xii0 B．ii0 C．dε=0 D．xilni0 19．某体系进行不可逆循环时的熵变为 （ ）

A．ΔS体系﹥0，ΔS环境 =0 B．ΔS体系=0，ΔS环境﹥0 C．ΔS体系=0，ΔS环境 =0 D．ΔS体系﹥0，ΔS环境 ﹥0

20．若物系被要求冷却到-15℃，则氨制冷循环中，氨蒸汽温度应该选以下哪一种温度为宜 （ ）

A．-15℃ B．-10℃ C．-20℃ D．-45℃

二、填空题

1． 第二维里系数B是物性及 的函数。 2． 体积膨胀系数的定义式为：为 。

3．γi>1的二元共沸物系,是具有 压力共沸点的物系。 4．超额性质定义为： 5．fifi的条件是

6． 复杂反应体系中，物质摩尔数ni与反应进度εj之间的普遍关系式是 。

^v^l1V那么，理想气体的体积膨胀系数VTP53

7．汽液平衡数据热力学一致性校验的理论依据是 。 8．组分逸度等于分压的气体是 。

9．能量平衡是以热力学 为基础，有效能平衡是以热力学 为基础。 三、判断题

1．普遍化三参数求取压缩因子z的方法有普维法和普压法两种，在Vr≥2时,

应采用普压法。 （ ） 2．流体流经透平时,所做的可逆轴功ws-pdV。 ( ) 3．体系熵增大的过程必为不可逆过程。 （ ） 4．当压力趋近于零时，剩余焓ΔH‘＝0 （ ） 5．理想气体等温压缩过程的焓ΔH＝0 （ ）

6．三参数普遍化方法中，第二维里系数B与偏心因子ω的关系是： B=B0+ωB1

7．以Lewis－Randall定则为基础，其标准态逸度fi0为溶液温度和压力下所对应

的纯祖分i的逸度fi。 （ ）

8．活度系数的数值取决于真实溶液的性质，与标准态的选择性无关。（ ） 9．γi<1的体系的恒沸点为最低温度恒沸点。 （ ） 10．二元完全理想体系中i组份的汽液平衡比Ki=Pis/P。 （ ） 四、简答题

1 试证明单组分系统T－S图上等压线的斜率大于零。

2 指出真实溶液的超额焓VE与混合过程焓变化ΔV的关系并说明原因。 五、论证题

试按热力学观点分析如下活度系数方程的正确性（A、B仅是T、P的函数）：

54

ln1Ax222(A-B)

2ln2Bx12(B-A)

六、计算分析题

1 某工厂采用氨压缩制冷，制冷能力

Q0=200000 kJ·h-1，操作条件如右图，且已知：

H1=1661 kJ·kg-1， H2=10 kJ·kg-1

，

H4=560 kJ·kg-1， H5=535 kJ·kg-1

求：（1）制冷剂循环量（kJ·h-1）；

（2）压缩机消耗功率（kW）； （3）该循环的制冷系数；

（4）冷凝器的热负荷。

2．计算500K，100KJ恒温热源具有的有效能与无效能分别为多少T0=298K 。 3．某二元体系50℃的液相组成为x1=30%(mol分率)，P1s=, P2s=, 假设汽相是理想气体混合物，液相的活度系数分别为γ1＝，γ2＝，试计算该体系汽液平衡时的汽相组成和平衡压力。

4．某气体在300K, ×105Pa下可视为理想气体，试求此气体在500K, ×107Pa下的焓值。

已知：（1）在300K, ×105Pa时，H0id=0

(2) 在500K, ×107Pa时，偏离焓ΔH’＝5000 KJ•Kmol-1 (3) Cpid=100 KJ•Kmol-1•K

55

5. 某三元气体混合物的组成为x1=，x2=，x3=，在和75℃时其组分逸度系数分别为, , 。

56

模拟题一

一．单项选择题（每题1分，共20分）

本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表： 题号 答案 题号 答案 1 C 11 B 2 A 12 D 3 B 13 C 4 A 14 A 5 A 15 E 6 A 16 B 7 B 17 A 8 A 18 A 9 B 19 B 10 C 20 B 二、填空题

2pp1．0，0，20 VTVT2．Z0, Z1, ZZ0Z1, 3. dUdQdW， dS

4． H=U+PV, A=U-TS, G=H-TS

5. dU=TdSpdV，dH=TdSVdp，dA=SdTpdV，dG=SdTVdp

BpcB0B1 RTcdQ TSSVp6．； TVTVpTTp7. 0, 0, Rxilnxi, RTxilnxi

ii22;H2H2x18. x1dln1 9. 理想 10. H1H1x2

11.

57

偏摩尔性质(Mi) 溶液性质(M) H 关系式(MxiMi) Hi ln(ˆfixi) HxiHi iln f ln  GERTlnfxiln(iˆfixi) ˆi lnln i ˆi lnxilni GERTxilni iMi

三、是非题 题号 答案 1 × 2 × 3 √ 4 × ΔM MxiMi i5 × 6 × 7 × 8 √ 9 × 10 × 四、计算题

1． （即dS表示成dT和dP的函数）

dSdSdSdTdp dTpdpTdQdQCpTdSdST，等压条件下，，所以， dQCdTpTdTpdTdTpdTppSV 由Maxwell方程可知，pTpTSSdSdTpdpTpT 因此，CVpdTdpTTp2． V1= 28-20X1+10 X1 2 V2= 40 + 10 X1 2 V1= 28cm3 /mol V2= 50 cm3 /mol

V1 = 18 cm3 /mol V2 = 40 cm3 /mol， ΔV = 10X1 X2 VE = 10X1 X2 3．

设加入W克水，最终体积Vcm3；原来有nW和nE摩尔的水和乙醇，则有

58

10nWVWnEVE14.61nW58.01nEW'W'VnVnVnWWW17.11nE56.58EE1818 nW184n4696EnW18W35n4665E解方程组得结果：V13.46m3,W3830kg

ˆd(1.96n0.235n1)4．解：（a）lnf1nlnf1.960.2351.725

x1dn1n1T,P,n2

ˆe1.725x1.12MPa， 同样得fˆe1.96x5.68MPa f1122x11,x20(b)lnf1lnf同样得

1.960.2351.725，所以f1e1.725

lnf21.96，所以f2e1.96

59

模拟题二

一.单项选择题

1A 2D 3D 4B 5D 6C 7A 8D 9A 10E 11B 12C 13A 14C 15A

二、判断题：

1√ 2 х 3√ 4х 5√ 6х 7√ 8√ 9х 10√ 三、填充题： 定则， Henry定则

2．dU=TdS－PdV; dH =TdS + VdP; dA =－PdV－SdT; dG =VdP－SdT ， 0, Rxilnx RTxilnx

ii四、简答题： 五、计算题： 1、

VVl1xVgxxVVl10001.01210.0803VgVl120321.0121HHl1xHgx209.330.916972592.20.08303407.18Jg1SSl1xSgx

0.70380.916978.07630.083031.3159Jg1K1GHTS407.18323.151.315918.053Jg1

2、V1= 28-20X1+10 X1 2 V2= 40 + 10 X1 2 V1= 28 cm3 /mol V2= 50 cm3 /mol V1 = 18 cm3 /mol V2 = 40 cm3 /mol ΔV = 10X1 X2 VE = 10X1 X2 3．

60

ˆf2ln1ln(1　)Ax2x1f1ˆAx2lnxlnfAx2lnxABClnf121121GE22(xilni)x1Ax2x2Ax1Ax1x2RT61

ˆf2ln2ln(2　)Ax1x2f2ˆAx2lnxlnfAx2lnxAlnf212112ˆˆff21lnfx1lnx2ln1ABx1Cx1x1x2Ax1x2(BC)x1A 模拟题三

一、选择题

CDAAB CDABC ACDAA DDABD CBADB BAADD AACDB BADDB ABAAA DBCCB ABAAA

二、填空题(共6小题，12分) 1、(2分)三相点 2、(2分)Maxwell关系式 3、(2分)0,0

4、(2分)将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来. 5、(2分)体积

6、(2分)M-M '(T,P一定) 7、(2分)0

8、(6分)理想溶液，0，0 9、(2分)∆V =αX1X2 10、(4分) X2 d㏑γ2 , =0 11、(2分)ai/Xi

12、(2分)△U＝Q＋W △H＋1/2△U2+g△z=Q+Ws 或△H＋△Ek＋△Ep＝Q＋Ws

62

13、(2分)ds≥0

14、(2分)环境基态完全平衡 15、(2分)不可逆性 16、(2分)汽化熵

17、(2分)第一定律；第二定律 三、判断题

√×√×××√××√× 四、名词解释

R*1、(5分) MMM 指气体真实状态下的热力学性质M与同一T，P下当气体

处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。 2、(5分)

lg(Prs)Tr0.71.000 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙）分子

在形状和极性方面的偏心度。 3、(5分)无 4、(5分)无

Mi[(nM)]T,P,njini5、(5分)偏摩尔性质

在T、P和其它组分量nj均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol的组分i所引起的一系列热力学性质的变化。

6、(5分)超额性质的定义是 ME = M -Mid，表示相同温度、压力和组成下，真实溶液与理想溶液性质的偏差。ΔME 与ME意义相同。其中GE是一种重要的超额性质，它与活度系数相关。

7、(5分)理想溶液有二种模型（标准态）：fiid= Xi fi （LR） 和fiid= Xi ki（HL）

^^63

有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。 8、(5分)无 五、简答题

R*1、(8分)偏离函数定义， MMM

指气体真实状态下的热力学性质M与同一T，P下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。如果求得同一T，P下MR ，则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或ΔM。

2、(8分)（1）虽然甲烷具有较高的燃烧值，但在它的临界温度远低于常温，而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度，也就是说，即使压力再高，也不能使它们液化。

（2）尽管己烷的临界压力较低，但它的正常沸点远高于常温，即在常温它不易气化，不利于燃烧。 3、(6分)无

4、(6分)用热力学的普遍原理来检验实验数据的可靠性。检验的基本公式是Gibbs-Duhem方程。该方程确立了混合物中所有组分的逸度（或活度系数）之间的相互关系。常用的方法是面积检验法和点检验法。汽液平衡数据的热力学一致性是判断数据可靠性的必要条件，但不是充分条件。3. 相平衡的热力学一致性检验

5、(6分)所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机，以可逆热机效率最大， 所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆热机其效率相等，与工作介质无关。

ηmax＝1－T2/T1

6、(6分)采用节流原理，当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽，测定过热蒸汽的温度、压力得知过热蒸汽的焓值，从而求得湿蒸汽的干度。

7、(6分)理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时，理论上可以产生的最大功或者必须消耗的最小功。损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功与理想功之间的差值。 Wl=Wac-Wid 六、图示或计算题

1、(20分) (1) ∆H=0 (2) ∆S=0 (3) ∆T=0 (4) ∆P=0

T65432100123456S

65

dH2、18060x12dx11)H1Hx2dHdHH(1x1)42060x1240x13dx2dx1H260040x132)H1420J/molH20J/mol3)H1400J/molH2600J/mol4)HxiHixiHixi(HiHi)x1(H1H1)x2(H2H2)x1(42060x1240x13400)x2(60040x13600)20x120x135)HEH20x120x133． 1）

2GERT(xilni)RT(x1Ax2x2Ax12)ARTx1x22)ln1limln1Aln14.72.6878x103)恒沸时,1,即x1/y1x2/y2ssssPy11x1P1P1　和　Py22x2P2　　　12P2ssln1lnP＝１联立求解:1ln2lnP2与x1＋x２22.6878x2＋ln0.01742.6878x12ln0.0667得x10.25;x20.75ss2.68780.75Px11P0.750.0667e2.68780.251x22P20.250.0174e220.019730.059180.071MPa

4、(15分)解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示，焓、熵值从附录水蒸汽表中查到，

按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算，ΔH=Q-Ws 则mH2H15%WsWs0.95Ws

m0.95Ws0.953000360016650.4kgh1H2H12631.43247.6 蒸汽流量

66

按本题意，等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽，即为饱和蒸汽和饱和水的混合物，此时熵值，即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合，从附录查得饱和蒸汽的熵

Sg7.7153kJkg1K1，从饱和水性质表查得饱和液体的熵，

Sl0.9875kJkg1K1

设空气中气相重量百分含量为x, 则 =×x+(1-x)× 解得 x=

空气的焓值 H=x×Hg+（1-x）Hl =×+×=·kg-1 定熵效率

T 4 2 3 1 6 5 S

5、(15分)解：由水和水蒸汽性质表可查得各状态点的焓和熵值，设298K，液态水为基准态，有效能为零。 根据有效能计算式： BB0(HH0)T0(SS0) 计算结果见下表所列。 序号 0 1 t,℃ 25 160 P,MPa H,kJ·kg-1 67

S,kJ·kg-1·K-1 B,kJ·kg-1 0 2 3 4 5 6

160 100 100 100 0 判断水蒸汽的价值，应当用有效能而不是焓，从表中1，2可见，相同温度下，高压蒸汽的焓值虽不如低压蒸汽高，但是其有效能却比低压蒸汽为高。实际使用中，当然高压蒸汽的使用价值高，相对称为高品质能量。

模拟题四

68

69

模拟题五

一、填空题

70

1． B 2． C 3． D 4． B 5． D 6． B 7． C 8． B 9． A 10． C 11． B 12． D 二、填空题 1．

2． 错 3． 不能 4． 正确 5． 错 6． 错 7． -10 8. 活度系数法，状态方程法 9． 减少 10． 11.大于、大于. 12. 升高 三、分析说明题

（1）状态（T、P）的焓值H是相对于某一基准态的焓值。1分

如基准态规定不同，同一状态点（T、P）其焓值也是不同的。小张遇到问题，因不同来源水蒸汽图或表的焓值基准态规定不同造成的。4分 要注意问题：所查询过程始态和终态的焓值的基准态应相同。2分 （2）对锅炉进行能量衡算Q + W = △H + △[（1/2）C 2 ]+ △(gh ) 1分 W ≈0 △(gh) ≈0 △[（1/2）C 2 ] ≈0 1分 ∴ Q ≈△H 1分 方法一：△H = H2- H1 [KJ/Kg] 查水蒸汽图或表的始、末态的焓值。1分 方法二：设计过程计算焓变（1分）

5Mpa、40℃水→5Mpa饱和水→5Mpa饱和水蒸汽→5Mpa 、400℃的过热蒸汽。

t2偏摩尔性质(Mi) ˆi ln溶液性质(M) ln  GERT ln i 据热容进行显热计算H1CpdtCp(t2t1)[KJ/Kg]，据汽化潜热进行相变热计算。 ……

71

t1四、计算题

1、

（1）普遍化三参数压缩因子法：（共6分） （1分）

PrPPcTrTTc01

（1分）查压缩因子表得Z和Z

01（1分）ZZZ

（1分）PZRTZ正确，则扣1分

8.314T （1分）如P、T、υ量纲不

丙烷P3如果T量纲为[K] ，P量纲为[pa] 则υ量纲为[m/g]； 3如果T量纲为[K] ，P量纲为[Kpa] 则υ量纲为[m/Kg]。

(m) （υ量纲为[m3/Kg]） （1分）Vm50（2）真实气体状态方程法：（共7分） （4×1=4分）P p5103kpa（1分）而

3RTa8.3140.5KJ/(kg.K) 已知RbT(b)丙烷

T410K

2.5af(R,TC,PC)或a0.42748R2Tc/Pcbf(R,TC,PC)或b0.08RTc/Pc

须查取丙烷的临界参数 （1分）据PRTa30.5，经试差计算得υ（m/Kg）， bT(b)3(m) （υ量纲为[m3/Kg]） （1分）Vm50

2、（1）共9分

B 饱和蒸汽∆H=

72

B过热蒸汽 R -H1 B饱和蒸汽(理气) H2R B过热蒸汽(理气) ∆H* 4分 RRHH1H*H2 2分

HHTHP0*6536534532CdT(ABTCT)dTP4531(AT0.5BT2CT3)|6534533

（2）共4分

1+1+1=3分

VHCPdT[VT()p]dP如据 计算，一方面：对于真实流体特别 T453P1

653P2是新开发的物系，其热容往往比较缺乏；另一方面真实流体的状态方程比较复杂，即计算较繁琐、工作量大。基于此，则工程中计算过程△H可引入剩余性质的概念，计算较简单、方便。 1+2+1=4分

3. （1）汽液平衡式

ˆLfˆgfiiixiPiSPyi

1分 3分（不作化简说明的，则扣1分）

（2）

n(GE/RT)lni 2分

nT,P,niJE而G/(RT)2x1x22

n1n2 1分 n22ln12x2 ln22x12 +=3分

（3）

SPPy1Py21x1p1S2x2p282.37e0.735(1x1)0.735x1169.49ex181.3ex22(1x1)22x12150.695(Kpa)x13773 .31e(1x1)2p150.695(Kpa)+1＋＝3分

模拟题六

一、填空题

1． C 2． A 3． C 4． D 5． A 6． C、 C 7． C 8． B 9． A 10． B 11． A 13． A 二、填空题 1．

2． 错 3． Tr Pr ω 4． 饱和液体 5． t< tC 6． 对 7． 液 8. 焓、 熵、内能 9． 10． < > 11. 减少 12. 错 三、分析说明题（11分）第1题5分、第2题6分

1、 如果该模型合理，则应满足G-D方程x1d(ln1)x2d(ln2)0 1分

偏摩尔性质(Mi) ˆi ln溶液性质(M) ln  ln f ˆ lnfix1d(ln1)d(ln2)d(ln1)x2(1x2)x2(56x2)1分 1分 而 x1dx2dx2dx2d(ln2)x2(1x2)(6x25) 1分 该模型合理 1分 dx2x22、（1）夏天从低温热源（房间）将热量移到高温热源（环境）以实现制冷的效果，（1分）该过程是不能自发进行的（1分）。而借助空调消耗电功，则制冷循环就可自发进行了，即可将热量从低温热源移到高温热源。（1分）

（2）冬天从低温热源（环境）将热量移到高温热源（房间）以实现供热的效果，（1分）该过程是不能自发的（1分）。而借助空调消耗电功，则热泵供热循环就可自发进行了。（1分）

74

……

四、计算题（共39分）（每题13分）

1.（1） 3+1×2=5分

WidHT0SWid,1(104.2684.9)298(0.36745.4924)1052.8KJ/Kg Wid,2(104.2792.2)298(0.36746.4448)876.3KJ/Kg（2） 3+1×2=5分

QHQ1(104.2684.9)2580.1.8KJ/Kg Q2(104.2792.2)2687.3KJ/Kg(3) 高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽弱，因此用低压蒸汽作为工艺加热最恰当，并可减少设备费用。 +=3分

2、（1）汽液平衡式fˆiLfˆig即ixiPiSPyi 3分

（2）

lnn(GE/RT)ini 2分

T,P,nJ

而GE/RT0.735x1n21x20.735nn2 1分 ln0.735x2212 ln20.735x1 1+1=2分

（3）

PPyypS1P21x1pS12x22169.49e0.735(1x1)2x181.3e0.735x12x2150.695(Kpa) +1＋＝3分

p150.695(Kpa)75

Py11x1p1Sy11x1pP0.676

S1 2分

y1e0.735x2x1p1/p=

s3、解：（1）H3 = H4=270kJ·kg-1

制冷能力 q0=H1-H4=1430-270=1160KJ·kg-1 （3分）

Q04104 制冷剂循环量 G34.5kgh1 （分）

q01160（2）冷凝过程即2→3，放出热量Q=G(H3－H2)=(270-1690)= - 485KJ·h-1

（ 分）

（3）压缩机功率 NG(H2H1)34.5(16801430)2.40kW （分）

36003600（4）制冷系数 

H1H4143027011604. （分）

H2H116801430250模拟题八

一、单项选择题

本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表： 题号 答案 题号 答案 1 B 11 C 2 C 12 D 3 C 13 C 4 D 14 D 5 B 15 A 6 C 16 D 7 A 17 B 8 A 18 C 9 C 10 B 二、填充题

1．0； 2．真实气体，理想气体； 3．i4．1T2T1 ；

ˆiaxiˆfifiidˆfixifi0

5．Wid(H2H1)T0(S2S1)，ExWid(H2H1)T0(S2S1)；

76

6．Gibbs-Duhem； 7．不可逆性； 8．完全可逆； 9．大； 10．1； 11．无热； 12．混合； 13．Tr，Pr， ω 三、判断题 题号 答案 1 X 2 X 3 √ 4 √ 5 X 四、简答题

1．答：稳定流动系统的热力学第一定律表达式为：H(1) 流体流经换热器传质设备

12ugzQWs 2Ws=0；另外，考虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势

1能项可以忽略，即u20，gz0；因此，稳流系统热力学第一定律可化

2简为：HQ 流体流经泵、压缩机、透平等设备

在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焓变相比较，可以忽略，即

12u0，gz0；即：HQWs 2

若这些设备可视

为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进一步可化简为：HWs

ˆV 1 ，ˆS 1 2．组分i在汽相分逸度系数ii

已知P，xi 计算： Pis 计算： yi 公式：i No，重新调整 T 77 yi1 输出T，

五、计算题

1．解：（1）H2HL(1x)Hgx1200.125540.92310.6KJKg1

S2SL(1x)Sgx0.41770.18.48080.97.6745KJKg1K1

Q0 StS体＝S2-S1＝7.67456.535＝1.1395KJKg1K1

Ws＝H＝2310.63174＝863.4KJKg1

WidHT0St＝（2310.63174）2981.1395＝1203KJKg1 WLT0St2981.1395339.6KJKg1

Ws863.4100%71.8% Wid1203Q5（2）S环环＝＝0.0168KJKg1K1

T0298StS体S环＝1.13950.0168＝1.1563KJKg1K1 Ws＝H-Q＝863.45858.4KJKg1

WLT0St2981.1563344.6KJKg1

Wid＝1203KJKg1

 2．解：

Ws858.4100%71.4% Wid120378

H20.9x21x2(2x1x2)20.9(x1(1x1))dHdx20.9(1x21)x1(2x1)20.9(13x31)1H1H(1xdH1)dx20.9(13x31)(1x1)(20.9)(13x21)120.9(2x313x211)HHxdH2120.9(1x21)x3

dx1(20.9)(13x21)41.8x11H1limx0H120.9J/mol1H1H1H141820.9438.9J/molH2limx0H241.8J/mol2H2H2H262741.8668.8J/mol3．解：（1）由于 lnnGERTin iT,p,nj故：对于二元混合物，可以使用二元截矩公式计算活度系数

dM二元截矩公式为：M1Mx2dx

dM2M2Mx1dx1则：d(GEln1GExRT)2RTdx2 Ed(GEGRT)ln2RTx1dx1将GE/RTxlnx2121x2代入上式，整理得：lnx2 214、（1）P=

（2）根据相对挥发度在两端一个大于1，一个小于，所以存在恒沸点，又根据A1,B1，所以为最高恒沸点

（3）ln2B6xA

模拟题九

一、选择正确答案并简要说明为什么

1. 选（a）。 由剩余性质定义MRMM*。

79

2. 选（b）。 过程不可逆Sg0， 吸热Sf0，S0。

3. 选（b）(c)。 由理想功的定义及理想功与火用 变化的关系ExWid或

WidEx

4. 选（a）(b) 。 由热力学第一定律知，节流过程是等焓过程，但节流过程是不可逆过程S0

二、简答题

1. （1）图解法，如图示 。

（2）公式法

M M2 （3）偏摩尔混合变量法 M1 （4）由定义式 （5）有吉布斯—杜亥姆方程。 上述答案任意三种均可。

12. hu2gZqWs（以1Kg为基准）

211对于换热过程，u2=0，gZ=0，hu2gZqWsWs=0

220 x11 hq。

换热量可由过程的焓变化求出。（举例可任意） 三、证明题

解： 等T，等P xidMi0 x1dH1x2dH20 x1dH2dHx20 dx1dx1x1dH1dH2 x12Bx2x22Bx1 左式=右式 x2dx2dx1即从热力学角度考虑该对方程合理。

80

四、计算题 1. 解：

① 绝热 Q=0, WS=-△H WsH1H230932707386KJ/Kg ② ExHT0S＝（2707-3093）-298×（）＝Kg ③ ANT0S274.16KJ/Kg

④ ExWid Wid660.16KJ/Kg∵绝热 ∴△Ssur=0

则 WL=△AN,t=T0△Ssys=Kg 2. 解：

G1d(x1)(1x1)ln10.7x1x2x20.7RTdx10.7x1x20.7x2(12x1)20.7x1x20.7x2(x2x1)0.7x2E2 同理 ln20.7x1

3. 解： 相平衡判据简化为：Pyiixipis

1x1P1s y11x1P1s2x2P2s ln10.52=

11.1912 211.1912

y10.68 y20.32 P126.87(KPa) 模拟题十 一、选择题

7. D 8. A 9. B 10. A 12. B 13. A 14. B 16B 17 A 二、填空题

81

1.温度 2. R/PV 或 1/T 3. 最大 4.MRMMid 5. 汽液平衡 6.dnidijj1rj 7. Gibbs-Duhem方程

8. 理想气体的混合物 9. 热力学第一定律、热力学第一定律和热力学第二定律 三、判断题

1. × 2. × 3. × 4. √ 5. √ 6. × 7. √ 8. × 9. × 10. √ 四、简答题

THTT1（5分）. 解： (•)pHSSpHpHH Cp T

TSppH• SpTT0  SpCp2.（5分） 解：HEHHid HEHHid

对于理想溶液：Hid0

 HH

EHEHHidHE

 HH

E

五、论述题

解：恒温恒压下GD Eq xidlni0 （2分）

x1dln1dln2x20 dx1dx1dx1dx2 （1分）

x1dln1dln1x12Ax1x2 dx1dx2x2dln22Bx1x2 dx182

x1dln1dln1x22Ax1x22Bx1x22x1x2(BA) （2分） dx1dx2当A=B时，符合热力学一致性检验

六、计算分析题

1. （14分）

解：(1)单位制冷量：q0H1H516615351126kJ/kg （2分） 制冷剂循环量： mQ0q0200000/1126177.62kg/h （2分） （2）单位制冷剂消耗的功：

WsH2H1101661229kJ/kg （2分） 压缩机消耗的功率：pTmWs177.62229/360011.30KW （2分） 3600（3）制冷系数： q011264.92 （2分） Ws229（4）单位制冷剂放热量：q2H5H2535101355kJ/kg （2分）

冷凝器热负荷：Q21355177.62240615kJ （2分）

2. （6分）

298T解：有效能：B10Q(1)10040.4kJ （3分）

T500无效能： Bl10040.459.6KJ （3分） 3. （10分）

解：低压下汽液平衡的计算式为：yiPixiPis （4分）

PyiPxPxPxPss11i11122s22.920.30.4311.17*0.7*24.920.7707kPa83

（4分）

y1xP11s1P2.920.30.4310.01818 （1分）

20.7707 y210.018180.9818 （1分） 4. （10分）

解： HHidHR (3分)

500K 理想气体 idid (3分) HidHTHP300K 理想气体 ΔHid ΔH 500K 实际气体 HR 等压过程：HPCpdT100*(500300)20000kJ/kmol (2分)

300id500HHEHid50002000025000kJ/kg (2分) 所以500K时的焓值为25000KJ/Kg 5. （5分）

, ln20.51082，ln30.10536 解： ln10.35667^^^lnxilnix1ln1x2ln2x3ln30.025440.179790.0474120.2516^ （2分）

0.7775 （1分）

fP0.7756.04.665MPa （2分）

84