化工热力学复习题及答案

《化工热力学》课程模拟考试试卷A开课学院：化工学院，专业：材料化学工程考试形式：，所需时间：分钟考生姓名：学号：班级：任课教师：题序一二三总分1234512得分评卷人一、基本概念题(共40分，每小题2分)(选择、填空与判断题，判断题对的写T，错的写F)1．理想气体的压缩因子1Z，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子。(A)小于1(B)大于1(C)可能小于1也可能大于1(D)说不清楚2．甲烷c4.599MPap，处在r0.3p时，甲烷的压力为。(A)15.33MPa(B)2.7594MPa；(C)1.3797MPa(D)1.1746MPa3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是。(A)可以解决由于实验的p-V-T数据有限无法全面了解流体p-V-T行为的问题。(B)可以解决实验的p-V-T数据精确度不高的问题。(C)可以从容易获得的物性数据(p、V、T、x)来推算较难测定的数据(H，U，S，G)。(D)可以解决由于p-V-T数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的p-V-T的问题。4．对于流体混合物，下面式子错误的是。(A)0limiiixMM(B)iiiHUpV(C)理想溶液的iiVV，iiUU(D)理想溶液的iiSS，iiGG5．剩余性质RM的概念是表示什么差别的。(A)真实溶液与理想溶液(B)理想气体与真实气体(C)浓度与活度(D)压力与逸度6．纯物质在临界点处的状态，通常都是。(A)气体状态(B)液体状态(C)固体状态(D)气液不分状态7．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)反应速率预测(C)化工过程能量分析(D)相平衡研究8．对单位质量，定组成的均相流体系统，在非流动条件下有。(A)d=d+dHTSVp(B)d=d+dHSTVp(C)d=d+dHSTVp(D)d=ddHTSVp9．对1mol符合VanderWaals状态方程的气体，有。(A)TSRVVb(B)TSRVVb(C)TSRVVb(D)TSpVbV10．汽液平衡关系siiiipypx的适用的条件_______。(A)无限制条件(B)低压条件下的非理想液相(C)理想气体和理想溶液(D)理想溶液和非理想气体11．在Θ条件下，高分子溶液中溶剂的热力学性质为零的是。(A)过量偏摩尔混合热E1H(B)过量偏摩尔混合热E1S(C)过量化学位1E(D)过量偏摩尔热力学能E1U12．在Θ条件下，高分子溶液的Flory-Huggins相互作用参数χ为。(A)χ0(B)χ0(C)χ=0(D)χ=1/213．当物体的温度大于其临界温度、压力大于其临界压力时，该物体所处的状态称为超临界流体。()14．若忽略动能或位能的变化，稳流过程的能量平衡式为：sHQW，则该式对可逆与不可逆过程均适用。()15．工程上，制冷循环的实际轴功可按下式计算：21sdppWVp。()16．对绝热混合过程，物系熵变sys0S。()17．物系状态变化时所具有的最大作功能力称为理想功，它的数值大小与环境状态无关。()18．理想溶液i，ˆif。19．对二元溶液，溶液性质M与其组份的偏摩尔性质1M和2M之间的关系为。20．节流过程为过程。可逆绝热压缩（膨胀）过程为过程。二、计算题(50分，共5小题，每小题10分)1．试用普遍化Virial方程计算丙烷气体在378K、0.507MPa下的剩余焓和剩余熵。已知丙烷的物性参数为：c369.8KT、c4.246MPap、0.152。剩余焓与剩余熵的计算公式为：R(0)(0)(1)(1)rrrrrddddHBBBBpRTTTTT；R(0)(1)rrrddddSBBpRTT其中：(0)1.6r0.4220.083BT；(1)4.2r0.1720.139BT，rT、rp分别为对比温度和对比压力。2．在473K、5MPa下二元气体混合物的逸度系数满足下列关系：122ln1yyy，式中1y，2y为组分1和组分2的摩尔分率，试求1ˆf、2ˆf的表达式，并求出当10.5y时的1ˆf、2ˆf各为多少？已知：[],,ˆ(ln)ˆlnlnjiiiiiTpnfnpyn。3．已知环己烷(1)－苯酚(2)二元系统在144℃的气液平衡形成恒沸物，恒沸物组成azaz110.294xy。已知144℃时物质的饱和蒸气压s175.20kPap，s231.66kPap。该溶液的过量Gibbs函数EG与组成的关系为E12GRTBxx，其中B仅是温度的函数。求该二元系在10.6x时的平衡压力及气相组成，假设气相近似为理想气体。已知：①活度系数与过量偏摩尔Gibbs函数之间的关系为[]E,,lnjiiiTpnnGRTn；②汽液相平衡关系符合关系式ss111222ppxpx。4．某冷冻装置每小时必需获得冷冻量5-104.1810kJhQ，它采用氨蒸汽压缩制冷循环。该循环的运行如下图所示，并已知各关键点的焓值为-111450kJkgH，-121570kJkgH，-134405kJkgHH，试求该制冷循环中每kg氨的冷冻能力0q，氨的循环速率-1/kghm，压缩机所需的功-1s/kJhW，制冷系数。已知制冷系数为0sQWTS1234题二、4小题附图5．在温度308K下的PS-环己烷Θ溶剂，当溶液浓度为3-17.3610kgLc，其渗透压为4.3Pa，试根据Flory-Huggins溶液理论求此溶液的第二Virial系数*2B、Flory-Huggins相互作用参数、PS的PS和PS的分子量nM。已知Virial方程为*21ncRTMBc，相互作用参数与溶解度参数的关系为2112()VRT，123116.7Jcm，环己烷的摩尔体积为3-11108cmmolV。三、简答题(10分，每小题5分)①何为高分子理想溶液？试比较小分子理想溶液与高分子理想溶液的不同点。②可用Flory-Huggins相互作用参数χ和第二Virial系数*2B来判断溶剂优劣试问它们分别为何值时，溶剂是高分子化合物的良溶剂、溶剂、非溶剂以及高分子在上述三种溶液中的热力学特征和形态是怎样的?《化工热力学》课程模拟考试试卷A(答案)开课学院：化工学院，专业：材料化学工程考试形式：，所需时间：分钟考生姓名：学号：班级：任课教师：题序一二三总分1234512得分评卷人一、基本概念题(共40分，每小题2分)(选择、填空与判断题，判断题对的写T，错的写F)1．理想气体的压缩因子1Z，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子(C)。(A)小于1(B)大于1(C)可能小于1也可能大于1(D)说不清楚2．甲烷c4.599MPap，处在r0.3p时，甲烷的压力为(C)。(A)15.33MPa(B)2.7594MPa；(C)1.3797MPa(D)1.1746MPa3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是(B)。(A)可以解决由于实验的p-V-T数据有限无法全面了解流体p-V-T行为的问题。(B)可以解决实验的p-V-T数据精确度不高的问题。(C)可以从容易获得的物性数据(p、V、T、x)来推算较难测定的数据(H，U，S，G)。(D)可以解决由于p-V-T数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的p-V-T的问题。4．对于流体混合物，下面式子错误的是(D)。(A)0limiiixMM(B)iiiHUpV(C)理想溶液的iiVV，iiUU(D)理想溶液的iiSS，iiGG5．剩余性质RM的概念是表示什么差别的(B)。(A)真实溶液与理想溶液(B)理想气体与真实气体(C)浓度与活度(D)压力与逸度6．纯物质在临界点处的状态，通常都是(D)。(A)气体状态(B)液体状态(C)固体状态(D)气液不分状态7．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是(B)。(A)判断新工艺的可行性(B)反应速率预测(C)化工过程能量分析(D)相平衡研究8．对单位质量，定组成的均相流体系统，在非流动条件下有(A)。(A)d=d+dHTSVp(B)d=d+dHSTVp(C)d=d+dHSTVp(D)d=ddHTSVp9．对1mol符合VanderWaals状态方程的气体，有(A)。(A)TSRVVb(B)TSRVVb(C)TSRVVb(D)TSpVbV10．汽液平衡关系siiiipypx的适用的条件___(B)_。(A)无限制条件(B)低压条件下的非理想液相(C)理想气体和理想溶液(D)理想溶液和非理想气体11．在Θ条件下，高分子溶液中溶剂的热力学性质为零的是(C)。(A)过量偏摩尔混合热E1H(B)过量偏摩尔混合热E1S(C)过量化学位1E(D)过量偏摩尔热力学能E1U12．在Θ条件下，高分子溶液的Flory-Huggins相互作用参数χ为(D)。(A)χ0(B)χ0(C)χ=0(D)χ=1/213．当物体的温度大于其临界温度、压力大于其临界压力时，该物体所处的状态称为超临界流体。(T)14．若忽略动能或位能的变化，稳流过程的能量平衡式为：sHQW，则该式对可逆与不可逆过程均适用。(T)15．工程上，制冷循环的实际轴功可按下式计算：21sdppWVp。(F)16．对绝热混合过程，物系熵变sys0S。(T)17．物系状态变化时所具有的最大作功能力称为理想功，它的数值大小与环境状态无关。(F)18．理想溶液i1，ˆifiifx。19．对二元溶液，溶液性质M与其组份的偏摩尔性质1M和2M之间的关系为1212MxMxM。20．节流过程为等焓过程。可逆绝热压缩（膨胀）过程为等熵过程。二、计算题(50分，共5小题，每小题10分)1．试用普遍化Virial方程计算丙烷气体在378K、0.507MPa下的剩余焓和剩余熵。已知丙烷的物性参数为：c369.8KT、c4.246MPap、0.152。剩余焓与剩余熵的计算公式为：R(0)(0)(1)(1)rrrrrddddHBBBBpRTTTTT；R(0)(1)rrrddddSBBpRTT其中：(0)1.6r0.4220.083BT；(1)4.2r0.1720.139BT，rT、rp分别为对比温度和对比压力。解：rc378369.81.022TTT，rc0.5074.2460.119ppp(0)1.61.6r0.4220.4220.0830.0830.3251.022BT(1)4.24.2r0.1720.1720.1390.1390.0181.022BT(0)2.62.6rrd0.6750.6750.638d1.022BTT，(1)5.25.2rrd0.7220.7220.645d1.022BTTR(0)(0)(1)(1)rrrrrdddd0.3250.0180.1190.6380.1520.6450.1261.0221.022rHBBBBpRTTTTTR-10.1260.1268.314378396JmolHRTR(0)(1)rrrdd0.1190.6380.152(0.645)0.088ddSBBpRTTR-110.0880.0888.3140.732JmolSRK2．在473K、5MPa下二元气体混合物的逸