化工热力学第二章复习题

3第二章流体的P-V-T关系一、判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式1.熵增原理的表达式为：0S（×）熵增原理的表达式应该为：0隔离系统S2.二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数（√）二阶舍项维里方程可以适用于压力不高的气体的pVT关系计算，由于逸度系数的计算需要使用相应条件下的状态方程，因此二阶舍项维里方程可以用于压力不高（小于1.5MPa）情况下的纯物质逸度系数的计算。3.RK方程中，常数ba,的混合规则分别为iiiMiiiMbybaya（×）习惯上，用于RK方程中常数ba,的混合规则分别为iiiMiijjijMbybayya4.纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。（×）（可以直接变成固体。）5.纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（×）（可以通过超临界流体区。）6.当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（×）（若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。）7.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。（这是纯物质的汽液平衡准则。）（√）8.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。（×）（只有吉氏函数的变化是零。）9.气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。（√）（对。）10.在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。（×）(简单流体系指一类非极性的球形流体，如Ar等，与所处的状态无关。)11.可逆过程的有效能守恒。(√）12.稳态稳流过程的能量积累为零，熵的积累为零。（√）13.纯物质的第二维里仅仅是温度的函数。（√）14.对于一个绝热不可逆过程，其熵变可以设计一个可逆过程来计算。（√）15.实际操作中，不可能有可逆过程，故实际过程总是熵增过程。（√）4二、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.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。）3.T温度下的过热纯蒸汽的压力P（B。参考P－V图上的亚临界等温线。）4.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。）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。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）6.对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是(A)A相同的B不同的7.对于纯物质，一定温度下泡点与露点，在P－T图上是(A)A重叠的B分开的8．对于纯物质，一定温度下泡点与露点，在P-V图上是(B)A重叠的B分开的9.泡点的轨迹称为(A)A饱和液相线B饱和汽相线10.露点的轨迹称为(B)A饱和液相线B饱和汽相线A.TPsB.TPsC.=TPsA.TPsB.TPsC.=TPsA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纯物质的P－V相图PCVC液体气体511.对于混合物，PR方程常数a的表达式3131)1(ijijjjiijikaayya中的相互作用参数kij，i＝j时，其值(A)A为1B为0C从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理12.对于混合物，PR方程常数a的表达式3131)1(ijijjjiijikaayya中的相互作用参数kij，i≠j时，其值(C)A为1B为0C从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理13.纯物质的偏心因子是根据（B）来定义的。A．分子的对称性B.蒸汽压的性质C.分子的极性D.分子的缔合性14.纯物质的临界参数是由（A）来确定。A.实验B.计算C.查表D.经验公式三、填空题（4分/题，共20分）1.偏心因子的定义是__ω=-lgPs-1.0_，其含义是7.0)(lg)(lgrTsrsrPP该流体简单流体，其物理意义是___分子的非球形程度。__2.维里方程的压力多项式形式为__Z=1+bP+cP2+…__，体积多项式形式为__Z=1+B/V+C/V2+…______。3.R-K方程的基本形式是0.5()RTaPVbTVVb，其常数22.50.42748ccRTaP。4.纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均为零，数学上可以表示为点在CVPT0和点在CVPT022。5.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。6.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。7.纯物质的第二virial系数B与vdW方程常数a，b之间的关系为322222211VbVRTabVRTVaVbVbVRTVabVRTPRTabB因为四、名词解释（3分/题）1.露点：在一定压力下,汽体物质出现第一滴液体时的温度。62.泡点：在一定压力下,液体物质出现第一个气泡时的温度。3.临界点：在任何条件下都不能液化的物质最低温度。4.偏心因子：反映物质分子形状和物质极性大小的量度。5.两参数普遍化状态方程：用两个对比参数表示热力学性质的函数方程。6.对比参数：气体物质某一状态的状态参数与其对应的临界状态参数的比值。7.混合规则：混合气体的热力学性质与组成该混合气体每个纯组分的热力学性质之间的数学关系。五、简答题（3分/题）1．对于纯物质，为何状态方程可写成P=f(T.V)的形式？提示：根据相律,f=C–Ф+2,C=1,Ф=1,f=2六、计算题1.用virial方程估算0.5MPa，373.15K时的等摩尔甲烷（1）-乙烷（2）-戊烷（3）混合物的摩尔体积(实验值5975cm3mol-1)。已知373.15K时的virial系数如下（单位：cm3mol-1），399,122,75,621,241,20231312332211BBBBBB。解：混合物的virial系数是44.230939921222752621241202223113233212213232221213131ByyByyByyByByByByyBijijji298.597444.2305.0/15.373314.8/BPRTVcm3mol-12.展开三元混合物的第二virial系数B，说明下标相同的virial系数和下标不同的virial系数的意义。解：ijijjiByyB3131311323321221323222121222ByyByyByyByByBy，其中，涉及了下标相同的virial系数有321,,BBB，它们表示两个相同分子间的相互作用；下标不同的virial系数有312312,,BBB，它们表示两个不同分子间的相互作用。3.用R-K方程求294.3K和1.013103kPa下甲烷的摩尔体积。已知实验值为63(1.01310,294.3)2370.27/VPaKcmmol解：查附表知甲烷的特性参数为190.6,4.600,0.008ccTKpMPaw（1）应用R-K方程计算甲烷的摩尔体积。方法一：111AhzhBh（2-22）0.7log()1.0rTrp7bBhVZ(2-25)联立迭代得Z值，再用PV=ZRT求得V。方法二：已知R-K方程为0.5()RTapVbTVVb（1）将式（1）方程两边乘以将上式写成迭代格式22.522.560.523(8.314)(190.6)0.427480.4274832224.610cacRTakPmKkmolp6138.314190.60.086860.086640.029854.610ccRTbmkmolp取则在T=294.3K和p=1.013310kPa时摩尔体积的计算值与实验值的相对百分偏差为P)bV(bVVPT)bV(aPRTbV/21bVVPTbVabPRTVkk/kk2113108.314294.32.41541013RTVmkmolP11/232220.029858.314294.30.0298510131013294.30.02985kkkkVVVV10.18540.029852.44530.02985kkkkVVVV3110.18542.41540.029852.44532.37042.41542.41540.02985Vmkmol3120.18542.37040.029852.44532.36902.37042.37040.02985Vmkmol3130.18542.36900.029852.44532.36902.36902.36900.02985Vmkmol312.3690Vmkmol2370.272369100%0.0542370.27