化工热力学复习题及答案概要

1第1章绪言一、是否题1.孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。GSHU,,0,0但和0不一定等于A，如一体积等于2V的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状态是T，P的理想气体，右侧是T温度的真空。当隔板抽去后，由于Q＝W＝0，0U，0T，0H，故体系将在T，2V，0.5P状态下达到平衡，2ln5.0lnRPPRS，2lnRTSTHG，2lnRTSTUA）2.封闭体系的体积为一常数。（错）3.理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对）4.理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。）5.封闭体系的1mol气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T1和T2，则该过程的21TTVdTCU；同样，对于初、终态压力相等的过程有21TTPdTCH。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。）6.自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致）三、填空题1.状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态。2.单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是2和2。3.1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。4.1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atmcm3=10000barcm3=1000Pam3。5.普适气体常数R=8.314MPacm3mol-1K-1=83.14barcm3mol-1K-1=8.314Jmol-1K-1=1.980calmol-1K-1。第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程一、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。（错。可以通过超临界流体区。）2.当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。）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。（对。则纯物质的P－V相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。）4.纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自由度是零，体系的状态已经确定。）25.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热力学能相等。（错。它们相差一个汽化热力学能，当在临界状态时，两者相等，但此时已是汽液不分）6.纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。（错。只有吉氏函数的变化是零。）7.气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。（对。）8.在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。(错。简单流体系指一类非极性的球形流，如Ar等，与所处的状态无关。)二、选择题1.指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为(C。参考P－V图上的亚临界等温线。)A.饱和蒸汽B.超临界流体C.过热蒸汽2.纯物质的第二virial系数B（A。virial系数表示了分子间的相互作用，仅是温度的函数。）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3.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。要表示出等温线在临界点的拐点特征，要求关于V的立方型方程）A.第三virial系数B.第二virial系数C.无穷项D.只需要理想气体方程三、填空题1.对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不同）；一定温度下的泡点与露点，在P－T图上是重叠的(重叠／分开)，而在P-V图上是分开的(重叠／分开)，泡点的轨迹称为饱和液相线，露点的轨迹称为饱和汽相线，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。2.简述对应态原理在对比状态下，物质的对比性质表现出较简单的关系。第3章均相封闭体系热力学原理及其应用一、是否题1.体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。(对。revTQdS0)2.吸热过程一定使体系熵增，反之，熵增过程也是吸热的。（错。如一个吸热的循环，熵变为零）3.热力学基本关系式dH=TdS+VdP只适用于可逆过程。（错。不需要可逆条件，适用于只有体积功存在的封闭体系）4.象dU=TdS-PdV等热力学基本方程只能用于气体，而不能用于液体或固相。（错。能于任何相态）5.理想气体的状态方程是PV=RT，若其中的压力P用逸度f代替后就成为了真实流体状态方程。（错。因为逸度不是这样定义的）6.逸度与压力的单位是相同的。（对）3二、选择题1.对于一均匀的物质，其H和U的关系为（B。因H＝U＋PV）A.HUB.HUC.H=UD.不能确定第4章非均相封闭体系热力学一、是否题1.偏摩尔体积的定义可表示为iixPTinPTiixVnnVV,,,,。(错。因对于一个均相敞开系统，n是一个变数，即0,,inPTinn)2.在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。（对。即常数),(,ˆPTffxffiiiisi）3.理想气体混合物就是一种理想溶液。（对）4.对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。（错。V，H，U，CP，CV的混合过程性质变化等于零，对S，G，A则不等于零）5.对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。因isEMMM）6.理想溶液中所有组分的活度系数为零。（错。理想溶液的活度系数为1）7.体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。（错。同于4）8.对于理想溶液的某一容量性质M，则__iiMM。（错，同于4）9.理想气体有f=P，而理想溶液有iiˆ。（对。因iiiiiiisiisiPfPxxfPxfˆˆ）10.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，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。（错。总熵不等于原来两气体的熵之和）11.温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，则混合过程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。（错。吉氏函数的值要发生变化）12.因为GE(或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i与压力无关．（错。理论上是T，P，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为T和组成的函数）13.纯流体的汽液平衡准则为fv=fl。（对）14.混合物体系达到汽液平衡时，总是有livilvliviffffff,,ˆˆ。（错。两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）15.均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有iitMnM。（错。应该用偏摩尔性质来表示）16.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。（对。）17.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。（对。）418.符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。（错，如非理想稀溶液。）第六章化工过程能量分析1.气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值().A.增加B．减少C．不变D.不能确定2.要加热50℃的水，从热力学角度，用以下哪一种热源，损失功最小（）A.60℃的热水B.80℃的热水C.100℃的饱和蒸汽，D.120℃的过热蒸汽3.不可逆过程中孤立体系的（）A.总熵总是增加的，有效能也是增加的。B.总熵总是减少的，有效能也是减少的。C.总熵是减少的，但有效能是增加的。D.总熵是增加的，但有效能是减少的。4.一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5.在431.15K与286.15K之间工作的热机的最大效率是（）A.91.77%B.50.70%C.33.63%D.39.67%6.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（）。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=07.按第二定律，无论什么过程体系的熵变。A.≤0B.≥0C.=0D.不确定8.在孤立体系中，因不可逆性导致作功能力损失。公式孤立STWL0（式中0T为环境温度）是从传热过程推出的。A．仅适用传热过程B.也适用传质过程C．也适用流动过程D.任何过程都行9.体系经不可逆循环又回到初态，则热温商的循环积分__________A0Ｂ=０C010.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。11.非流动过程的理想功Wid等于（T.P.△V为体系温度，压力及体积变化，T0、P0为环境温5度，压力）。A).△UB)△U-T0△SC)△U-T△S+P△VD)△U-T0△S+P0△V12.损失功也是过程可逆与否的标志，因此有：A)WL=T0*△S体B)WL=T0*△S环C)WL=T0*△S总D)WL=-T0*△S总13.体系由状态1（P1,T1）可逆变化到状态2（P2,T2），该过程用△EX的变化等于。A)WidB)WLC)-WidD)T0△S总14.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15.500℃恒温热源下100KJ的热量所具有的有效能为。（T0=298K）A.100KJB.约40KJC.约60KJD.约20KJ16.卡诺制冷循环的制冷系数与()有关。A.制冷剂的性质B.制冷剂的工作温度C.制冷剂的循环速率D.压缩机的功率17.任何体系在一定状态下的有效能是从所处状态达到与环境相平衡的可逆过程中，对外界作出的最大功。A）正确B)错误18.有效能是系统的一种热力学性质。因此，系统某个状态的有效能的数值与环境状态无关。A）正确B)错误19.压力相同时，过热蒸汽的有效能较饱和蒸汽大，因此其做功的本领也较大。A）正确B)错误20.温度相同时，高压蒸汽的有效能较低压时蒸汽大，所以通常用高压蒸汽作为工艺加热之用。A）正确B)错误21.蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀，体系和环境总的有效能是守恒的。A）正确B)错误22.根据能量守恒定律，在不消耗外部能量的前提下，功可以自发的全部转化为热，热可以完全自发的转化为功。A）正确B)错误23.热力学效率表示能量利用真实过程与可逆过程的差距，因此，热力学效率必然小于1。A）正确B)错误24.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25.根据热力学第一定律，对某过程或系统的能量衡算，不仅能确定能量的数量利用率，而且6能全面地评价能量利用情况。A）正确B)错误26.一定状态下体系的有效能是体系由该状态达到与时此过程理想功。27.体系经过不可逆过程，则过程熵变一定大于过程的商。28.纯物质T-S图两相区水平线段（结线）长度表示大小。29.单位质量稳流体系能量平衡方程是。30.稳流体系熵方程中熵产生是体系内部所引起的。31.体系由一状态到另一状态变化过程中以_________________方式进行时的功效应，称为此过程的理想功。32.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。33.能量平衡是反映系统中能量的利用情况，有效能平衡是反映系统中能量的利用情况。34.根据热力学的观点，体系与环境间由于_____作推动力而传递的能量称为热，热力学第一定律的数学表达式是___________规定体系吸热为正值，放热为负值，体系得功为正值，对环境做功为负值。35.对稳定流动体系单位质量能量的平衡方程式是____