化工热力学习题集-周彩荣
《化工热力学》习题集
郑州大学化工学院
周彩荣
2008.12.
第二章 流体的p-V-T 关系和状态方程
一、问答题：
2-1为什么要研究流体的pVT 关系？
2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、
线、面以及它们的特征。
2-3 要满足什么条件，气体才能液化？
2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气
体程度的最本质因素？
2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？
2-6 什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有哪些类型？
2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。
2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。
2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？
2-10状态方程主要有哪些类型？ 如何选择使用？ 请给学过的状态方程之精度排个序。
二、计算题：（说明：凡是题目中没有特别注明使用什么状态方程的，
你可以选择你认为最适宜的方程，并给出理由）
2-1. 将van der Waals 方程化成维里方程式；并导出van der Waals 方程常数a 、b 表示的第二维里
系数B 的函数表达式
2-2. 维里方程可以表达成以下两种形式。
21(pV B C Z RT V V =
=+++……1) 21''(2pV Z B p C p RT
==+++……) 请证明：'B B RT = 2'2
()C B C RT ?= 2-3. 某反应器容积为，内装有温度为的乙醇45。现请你试用以下三种
方法求取该反应器的压力，并与实验值（2.75）比较误差。
（1）用理想气体方程；；（2）用RK 方程；（3）用普遍化状态方程。
31.213m 0
227C .40kg MPa 2-4. 容积1m 3的贮气罐，其安全工作压力为100atm ，内装甲烷100kg ，问：
1）当夏天来临，如果当地最高温度为40℃时，贮气罐是否会爆炸？（本题用RK 方程计算）
2）上问中若有危险，则罐内最高温度不得超过多少度？
3）为了保障安全，夏天适宜装料量为多少kg ？
4）如果希望甲烷以液体形式储存运输，问其压缩、运输的温度必须低于多少度？
2-5. 液化气的充装量、操作压力和温度是液化气罐安全操作的重要依据。我国规定液化气罐在
最高使用温度60℃下必须留有不少于3％的气相空间，即充装量最多为97%才能安全。 假设液化气以丙烷为代表物，液化气罐的体积为35L ，装有11Kg 丙烷。已知60℃时丙烷的饱和
气体摩尔体积V g = 0.008842 m 3/mol, 饱和液体摩尔体积V l = 0.0001283 m 3/mol 。 问在此条件下，液化气罐是否安全？若不安全，应采取什么具体的措施？若要求操作压力不超过液化气罐设计压力的一半，请问液化气罐的设计压力为多少？ （用SRK 方程计算）
2-6. 乙烷是重要的化工原料，也可以作为冷冻剂。现装满290K 、2.48MPa 乙烷蒸汽的钢瓶，不
小心接近火源被加热至478K ，而钢瓶的安全工作压力为4.5MPa ，问钢瓶是否会发生爆炸？ （用RK 方程计算）
2-7. 作为汽车发动机的燃料，如果15℃、0.1013MPa 的甲烷气体40 m 3与3.7854 升汽油相当，
那么要多大容积的容器来承载20MPa 、15℃的甲烷才能与37.854升的汽油相当？
2-8. 试用下列三种方法计算、200水蒸汽的Z 与V 。
0250C 0kPa （1）截取至三项的维里方程，其中的维里系数是实验值： ,
31152.5cm mol B ?=? 625800cm mol C ?=??（2）用普遍化第二维里系数关系式。
(3) 用水蒸汽表。
2-9. 用下列方程求200℃，1.0133 MPa 时异丙醇的压缩因子与体积：
(1) 取至第三维里系数的Virial 方程，已知B=-388cm 3/mol, C=-26000cm 6/mol 2
(2) 用普遍化第二维里系数关系式。（T C =508.2K ，P C =4.762MPa ，ω=0.7）
2-10. 一个体积为0.283 m 3的封闭槽罐，内含乙烷气体，温度290K ，压力2.48×103kPa ，试问将
乙烷加热到478K 时，其压力是多少？
2-11 一个0.5m 3压力容器，其极限压力为2.75MPa ，若许用压力为极限压力的一半，试用普遍化
第二维里系数法计算该容器在130℃时，最多能装入多少丙烷？已知：
丙烷T c ＝369.85K ，P c ＝4.249MPa ，ω＝0.152。
2-12. 一企业要求以气体的形式存储10℃、1atm 的丙烷35000kg 。有两种方案争论不休： （a ）在10℃、1atm 下以气体的形式存储。
（b ）在10℃、6.294atm 下以汽液平衡的形式存储。对于这种模式的存储，容器有90％的体积由
液体占据。
你作为企业的工程师将采用何种方案，请比较这两种方案各自的优缺点。必要时采用定量的方法。 2-13. 工程设计中需要乙烷在3446kPa 和93.33℃下的体积数据，已查到的文献值为
0.02527，试应用下列诸方法进行核算：
3
/m kg (1) 三参数压缩因子法；(2) SRK 方程法；(3) PR 方程法。
2-14. 估算时乙硫醇的液体摩尔体积。已知实验值为。乙硫醇的物性为
， ， ， C 015030.095m kmol ?-11K T C 499=MPa P C 49.5=3-0.207m kmol C V =?190.0=ω，的饱和液体密度为。
C 0203839kg m ?2-15. 估算20氨蒸发时的体积变化。此温度下氨的蒸汽压为857kPa 。
C o 2-16. 一企业需要等摩尔氮气和甲烷的混合气体4.5kg ，为了减少运输成本，需要将该气体在等
温下从0.10133MPa ，-17.78℃压缩到5.0665 MPa 。现在等温下将压力提高50倍，问体积能缩小多少倍？ （试用普遍化第二维里系数的关系）
2-17．一压缩机，每小时处理454kg 甲烷及乙烷的等摩尔混合物。气体在50×105Pa 、422K 下离
开压缩机，试问离开压缩机的气体体积流率为多少？
13h cm ??2-18．混合工质的性质是人们有兴趣的研究课题。试用RK 状态方程计算由R12（CCl 2F 2）和R22
（CHClF 2）组成的等摩尔混合工质气体在400K ，5.0MPa 时的摩尔体积。可以认为该二元混合物的相互作用参数k 12＝0。计算中所使用的临界参数如下表： 组元（i ）
c T /K c p / MPa ω R22（1）
369.2 4.975 0.215 R12（2）
385 4.224 0.176
第三章 纯流体的热力学性质计算
思考题
3-1 气体热容，热力学能和焓与哪些因素有关？由热力学能和温度两个状态参数能否确定气体
的状态？
3-2 理想气体的内能的基准点是以压力还是温度或是两者同时为基准规定的？
3-3 理想气体热容差是否也适用于理想气体混合物？
R p v c c ?=3-4 热力学基本关系式dH 是否只适用于可逆过程？
TdS Vdp =+3-5 有人说：“由于剩余函数是两个等温状态的性质之差，故不能用剩余函数来计算性质随着温
度的变化”，这种说法是否正确？
3-6 水蒸气定温过程中，热力学内能和焓的变化是否为零？
3-7 用不同来源的某纯物质的蒸气表或图查得的焓值或熵值有时相差很多，为什么？能否交叉
使用这些图表求解蒸气的热力过程？
3-8 氨蒸气在进入绝热透平机前，压力为2.0 MPa ，温度为150℃，今要求绝热透平膨胀机出口
液氨不得大于5%，某人提出只要控制出口压力就可以了。你认为这意见对吗？为什么？请画出T -S 图示意说明。
3-9 很纯的液态水，在大气压力下，可以过冷到比0℃低得多的温度。假设1kg 已被冷至-5℃的
液体。现在，把一很小的冰晶(质量可以忽略)投入此过冷液体内作为晶种。如果其后在下绝热地发生变化，试问：(1)系统的终态怎样？(2)过程是否可逆？
51.01310Pa ×3-10 A 和B 两个容器，A 容器充满饱和液态水，B 容器充满饱和蒸气。二个容器的容积均为
1000cm 3，压力都为1 MPa 。如果这两个容器爆炸，试问哪一个容器被破坏得更严重？
习题
3-1 试推导方程T V
U p T V T ??=??????????????p ?式中T ,V 为独立变量。 3-2 证明状态方程()R p V b T ?=表达的流体：
（1）
C p 与压力无关； （2） 在等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。
3-3 某类气体的状态方程式为()R p V b T ?=，试推导这类气体计算的H R 和S R 的表达式。 3-4 应用图解微分积分法计算由p 1=0.1013 MPa ，T 1=273.2K 压缩到p 2=20.265 MPa ，T 2=473.2K
时31mol 甲烷的焓变。已知甲烷的p -V -T 数据及低压下热容与温度关联式为
-1-11.18890.00381 J g K p C T =+??
3-5 使用合适的普遍化关联式计算1kmol 的丁二烯-1，3从127℃，2.53 MPa 压缩至277℃，12.67
MPa 时的ΔH ,ΔS ,ΔV ,ΔU 。已知丁二烯-1，3在理想状态时的恒压摩尔热容为：
362-1-1
22.738222.7981073.87910 kJ kmol K p C T T ??=+×?×??3-6 计算氨的热力学性质时，通常把0℃饱和液氨的焓规定为418.6kJ·kg -1，此时的饱和蒸气压
为0.43 MPa ，汽化热为21432kJ·kmol -1，饱和液氨的熵为4.186 kJ·kg -1·K -1，试由此基准态数据求：
(1)1.013MPa ，300K 气氨的焓和熵；(2)30.4MPa ，500 K 气氨的焓和熵。
3-7 求丁烯-1在477.4 K 和6.89 MPa 的条件下的 。设饱和液态的丁烯-1在273K
时的为零。已知:
, , , V U H S , H S b C C 420K 4.02MPa =0.187 =267K T p T ω==理想气体状态时,
362-1-1
16.363263.0821082.11710 kJ kmol K p C T T ??=+×?×??3-8 某CO 2压缩机四段入口温度为42℃，压力为8.053MPa ，出口温度为124℃，压力为
15.792MPa ，求此压缩过程的ΔH , ΔS , ΔV , ΔU 。
3-9 估算正丁烷在其正常沸点(-0.5℃)时的蒸发热。用所得结果，估计在137.78℃时的蒸发热 ；
并与用下面的实验数据计算出在411K 时的蒸发热进行比较。
t, ℃ P , MPa V sl , cm 3·kg -1V sv , cm 3·kg -1126.67 2.492 2.453 13.859
132.22 2.741 2.547 11.986
137.78 3.009 2.764 10.301
143.33 3.296 2.859 8.615
151.98(临界点)
3.786
4.445 4.445
3-10 查水蒸气表回答下列问题：
（1） 70℃，干度为95%的湿蒸气的, H S 值；
（2） 4.0 MPa ，s=6.4 kJ·kg -1·K -1的水蒸气是什么状态？温度和焓各是多少？
（3） 4.0 MPa ，s=5.8 kJ·kg -1·K -1 的水蒸气是什么状态？温度和焓各是多少？
3-11 0.304 MPa 时饱和氨气经绝热可逆膨胀到0.1013MPa 时的干度是多 少?
3-12 压力为1.906MPa(绝)的湿蒸气经节流阀膨胀到压力为0.0985MPa(表)的饱和蒸气。假设环
境压力为0.1MPa ，试求原始蒸气的干度是多少？
3-13 温度为230℃的饱和蒸气和水的混合物处于平衡，如果混合相的比容是0.04166m 3·kg -1，
试用蒸气表中的数据计算：(1)混合相中蒸气的含量；(2)混合相的焓；(3)混合相的熵。 3-14 A 和B 两股水蒸气，A 股是压力为0.5 MPa ，流量为1kg·s -1，干度为0.98的湿蒸气，B 股是
压力为0.5 MPa ，温度是473.15K 的过热蒸气，试求B 股过热蒸气的流量该为多少？
3-15 有温度为423.15K ，压力为0.14 MPa 的蒸气8kg ，经过活塞-气缸设备等温可逆压缩到正
好处于饱和气体状态的终态，试求过程的热效应Q 和功W 。
3-17 将4MPa ，过热度150℃的蒸气，经绝热可逆膨胀降压到50kPa。将过程定性地表示在T-S
图上。若该过程在封闭体系中进行，试计算体系对外所作功是多少？
第四章 溶液热力学性质的计算
一、是否题
4-1 对于理想溶液的某一容量性质M ，则=i i M M 。
4-2 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其总体积为 30
cm 3。 4-3 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、Gibbs 自由能的值不变。
4-4 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。
4-5 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。
4-6 理想气体混合物就是一种理想溶液。
4-7 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。
4-8 对于理想溶液所有的超额性质均为零。
4-9 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
4-10 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。
二、计算题
4-1 在一定T ，p 下，二元混合物的焓为 其中，a =15000，b =20000，
c =-20000 单位均为，求
2121x cx bx ax H ++=-1J mol ?(1)
组分1与组分2在纯态时的焓值、； 1H 2H (2) 组分1与组分2在溶液中的偏摩尔焓1H 、2H 和无限稀释时的偏摩尔焓1∞H 、2∞H 。 4-2 在25℃，1atm 以下，含组分1与组分2的二元溶液的焓可以由下式表示：
12121905069H x x x x x x =++?+（）
2 式中H 单位为kcal/kmol ，1x ，2x 分别为组分1，2的摩尔分数，求
(1) 用1x 表示的偏摩尔焓1H 和2H 的表达式；
(2) 组分1与2在纯状态时的、；
1H 2H (3)
组分1与2在无限稀释溶液的偏摩尔焓1∞H 、2∞H ； (4) ΔH 的表达式；
(5) 1x =0.5的溶液中的1H 和2H 值及溶液的H Δ值
4-3 （1）溶液的体积是浓度的函数，若，试列出t V 2m 22t V a bm cm =++21V ，2V 的表达式，
并说明a,b 的物理意义（为溶质的摩尔数/1000克溶剂）
2m （2）若已知222324223V a a m a m =++，式中，，均为常数，试把V （溶液的体积）表示的函数。
2a 3a 4a 2m 4-4 酒窑中装有10m 3 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 ) 水V cm 3 mol -1乙醇V cm 3 mol -1
96% 14.61 58.01
65% 17.11 56.58
4-5 如果在T 、P 恒定时，某二元体系中组分（1）的偏摩尔自由焓符合111ln RT x =+G G ，则组
分（2）应符合方程式2
2ln G G RT x =+2。其中，G 1、G 2是T 、P 下纯组分摩尔Gibbs 自由
能，x 1、x 2是摩尔分率。
4-6 对于二元气体混合物的virial 方程和virial 系数分别是1=+Bp Z RT 和， ij i j j i B y y B ∑∑===2121(1) 试导出1?ln ?、2?ln ?的表达式；
(2) 计算20 kPa 和50℃下，甲烷(1)－正己烷(2)气体混合物在5.01=y 时的1?V ?、2
?V ?、m ?、m f 。已知virial 系数 B 11= -33，B 22= -1538，B 12= -234 cm 3 mol -1。
4-7 由实验测得在101.33kPa 下，0.522（摩尔分数）甲醇（1）和0.418水（2）的混合物的露点为
354.8K ，查得第二维里系数数据如下表所示，试求混合蒸汽中甲醇和水的逸度系数。
y 1露点/K B 11/cm /mol 3B 22/cm /mol 3B 12/cm /mol 30.582 354.68
-981 -559 -784
4-8. 用PR 方程计算2026.5kPa 和344.05K 的下列丙烯（1）－异丁烷（2）体系的摩尔体积、组
分逸度和总逸度。
(1) 的液相；
5.01=x (2) 的气相（设）。
6553.01=y 012=k
4-9. 常压下的三元气体混合物的，求等摩尔混合物的
121323ln 0.20.30.15=?+m y y y y y y ?1?f 、2?f 、3
?f 。 4-10. 三元混合物的各组分摩尔分数分别0.25，0.3和0.45，在6.585 MPa 和348 K 下的各组分的逸
度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。
4-11. 液态氩（1）—甲烷（2）体系的超额Gibbs 自由能函数表达式为()[]12121x B A x x RT
G E
?+=，其中系数A 、B 如下
T /K A B
109.0 0.3036 -0.0169 112.0 0.2944 0.0118
115.74 0.2804 0.0546
试计算等摩尔混合物的
(1)
112.0K 的两组分的活度系数，并描述112~E G x RTx x 的关系； (2)
混合热； (3)
超额熵； (4) 及时，10x →11x →1E G 和2E G 的极限值。
4-12. 利用Wilson 方程，计算下列甲醇（1）－水（2）体系的组分逸度 (1) p =101325 Pa ，T =81.48℃，y 1=0.582的气相；
(2)
p =101325 Pa ，T =81.48℃，x 1=0.2的液相。 已知液相符合Wilson 方程，其模型参数是
11598.1,43738.02112==ΛΛ4-13. 已知40℃和7.09MPa 下，二元混合物的(MPa)，求
1235.096.1ln x f ?=(1) 时的
2.01=x 1?f 、2
?f ； (2) 1f 、2f 。
4-14. 由沸点仪测得40℃时正戊烷（1）－正丙醛（2）体系的、，由此求取van Laar 方程参数。
1 3.848γ∞=
2 3.979γ∞=4-15. 二元混合物某一摩尔容量性质M ，试用图和公式表示下列性质12M M M 、、、
12M M 、、12∞∞M M 、、 12M M M ΔΔΔ、、、12
∞∞M M ΔΔ、间的关系。 4-16. 用图和公式表示下列性质12ln ln ln m f f f 、、、1212
??ln ln ln m f f f x x Δ、、11ln ln γγ、、
1ln ln ∞2
∞γγ、之间的关系。 4-17. 设已知乙醇（1）-甲苯（2）二元体系在某一气液平衡状态下的实测数据为t = 45℃，p =24.4
kPa ，x 1=0.300，y 1=0.634，并已知组分1和组分2在45℃下的饱和蒸汽压为，
。试采用低压下气液平衡所常用的假设，求 1
23.06kPa sat p =210.05kPa sat p =(1) 液相活度系数1γ和2γ；
(2) 液相的G E /RT
(3) 液相的△G /RT ；
与理想溶液想比，该溶液具有正偏差还是负偏差？
4-18. 对于一个二组分体系，组分1的活度系数为：
2
11ln /(1/)a bx x γ=+2i 试求该二元体系的超额Gibbs 自由能。
4-19. 根据甲醇（1）-水（2）体系在0.1013MPa 下的汽液平衡数据，试计算该体系的超额Gibbs
自由能。低压下的平衡计算式为s i i i py p x γ= 平衡组成 平衡温度 纯组分的蒸汽压/MPa 1x ＝0.400 1y ＝0.726 75.36 ℃
1s p ＝0.153 2s p ＝0.0391 4-20. 25℃、20atm 下，二元溶液中组分1的分逸度1f ∧可表示为
2111?50804031
f x x =?+x （atm ） 试求：
(1) 纯组分1的逸度1f ，逸度系数1?；
(2) 组分1的亨利系数；
1H (3) 组分1的活度系数1γ（以1x 为变量，以Lewis-Randall 定则为标准态）；
(4) 在给定T ，p 下，如何由1f ∧的表达式确定2f ∧
；
(5) 已知1f ∧和2f ∧的表达式，如何计算在给定T ，p 下二元混合物的m f ？
第五章 化工过程能量分析
一、问答题：
5-1 空气被压缩机绝热压缩后温度是否上升，为什么？
5-2 为什么节流装置通常用于制冷和空调场合？
5-3 请指出下列说法的不妥之处：
①不可逆过程中系统的熵只能增大不能减少。
②系统经历一个不可逆循环后，系统的熵值必定增大。
③在相同的始末态之间经历不可逆过程的熵变必定大于可逆过程的熵变。
④如果始末态的熵值相等，则必定是绝热过程；如果熵值增加，则必定是吸热过程。 5-4 某封闭体系经历一可逆过程。体系所做的功和排出的热量分别为15和5。试问体系的
熵变：
kJ kJ （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？
5-5 某封闭体系经历一不可逆过程。体系所做的功为15，排出的热量为5。试问体系的熵
变：
kJ kJ （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？
5-6 某流体在稳流装置内经历一不可逆过程。加给装置的功为25，从装置带走的热（即流体
吸热）是10。试问流体的熵变：
kJ kJ （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？
5-7 某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，加给装置的功是24kJ ，从装置带走的热量（即
流体吸热）是10kJ 。试问流体的熵变：
（a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？
5-8 热力学第二定律的各种表述都是等效的，试证明：违反了克劳休斯说法，则必定违反开尔文
说法。
5-9 理想功和可逆功有什么区别？
5-10 对没有熵产生的过程，其有效能损失是否必定为零？
5-11 总结典型化工过程热力学分析。
二、计算题：
5-1 压力为1.5，温度为的水蒸气通过一根MPa 320℃0.075m φ的标准管，以的速
度进入透平机。由透平机出来的乏气用-1
3m s ?0.025m φ的标准管引出，其压力为35 ，温度为80℃。假定无热损失，试问透平机输出的功率为多少？
kPa 5-2 有一水泵每小时从水井抽出1892的水并泵入储水槽中，水井深，储水槽的水位
离地面18.3，水泵用功率为3.7的电机驱动，在泵送水过程中，只耗用该电机功率的45％。储水槽的进、出水位的质量流量完全相等，水槽内的水位维持不变，从而确保水作稳态流动。在冬天，井水温度为,℃为防止水槽输出管路发生冻结现象，在水的输入管路上安设一台加热器对水进行加热，使水温保持在7.2℃，试计算此加热器所需净输入的热量。
kg 61m m KW 4.55-3 水蒸气在透平机中等熵膨胀，其状态由6MPa 、600℃变为10kPa 。如果水蒸气的质量流量为
-12kJ s ?，试计算透平机的输出功率。
5-4 某特定工艺过程每小时需要0.188MPa ，品质（干度）不低于0.96、过热度不大于7℃的蒸汽
450kg 。现有的蒸汽压力为1.794MPa 、温度为260℃。
（a ）为充分利用现有蒸汽，先用现有蒸汽驱动一蒸汽透平，而后将其乏汽用于上述特定工艺工程。已知透平机的热损失为5272 kJ ﹒h -1，蒸汽流量为450 kJ ﹒h -1，试求透平机输出的最大功率为多少KW 。
（b ）为了在透平机停工检修时工艺过程蒸汽不至于中断，有人建议将现有蒸汽经节流阀使其降至0.138MPa ，然后再经冷却就可得到工艺过程所要求的蒸汽。试计算节流后的蒸汽需要移去的最少热量。
5-5 某理想气体（分子量为28）在0.7MPa 、1089K 下，以35.4kg.h -1的质量流量进入一透平机膨
胀到0.1MPa 。若透平机的输出功率为3.5KW ，热损失6710 kg.h -1。透平机进、出口连接钢管的内径为0.016 m ，气体的热容为1.005kJ/（kg ﹒K ），试求透平机排汽的温度和速度。
5-6 气体在1.5，
30℃时稳流经过一个节流装置后减压至。试求：节流后的温度及节流过程的熵变。
2CO MPa 0.10133MPa 2CO 5-7 2.5 MPa 、200℃的乙烷气体在透平中绝热膨胀到0.2 MPa 。试求绝热可逆膨胀（等熵）至中
压时乙烷的温度与膨胀过程产生的轴功。乙烷的热力学性质可分别用下述两种方法计算： （a ）理想气体方程；
(b) 合适的普遍化方法。
5-8某化工厂转化炉出口高温气体的流率为3-15160Nm h ?,温度为1000℃，因工艺需要欲将其
降温到℃。现用废热锅炉机组回收其余热。已知废热锅炉进水温度为54℃，产生
、℃的过热蒸汽。可以忽略锅炉热损失以及高温气体降温过程压力的变化，已知高温气体在有关温度范围的平均等压热容为363803.73MPa 430-1-1J kmol K ??，试求：
（a ）每小废热锅炉的产气量;
（b ）蒸汽经过透平对外产功，透平输出的功率为多少？已知乏气为饱和蒸汽，压力为，可以忽略透平的热损失。
0.1049MPa 5-9 丙烷从0.1013、60℃被压缩至4.25。假定压缩过程为绝热可逆（等熵）压缩，
试计算1k 丙烷所需要的压缩功（丙烷在此状态下不能视为理想气体）。
MPa MPa mol 5-10 某理想气体经一节流装置（锐孔），压力从1.96MPa 绝热膨胀至0.09807MPa 。 求此过程
产生的熵。此过程是否可逆？
5-11 设有一股温度为90℃，流量为20kg/s 的热水与另一股温度为50℃，流量为30kg.s -1的温水
绝热混合。试求此过程产生的熵。此绝热混合过程是否可逆？
5-12 140℃饱和水蒸气以4 kg.s -1的流率进入换热器，加热20℃的空气，水蒸气与空气逆向流动。
如果饱和水蒸气离开换热器时冷凝为140℃的饱和水。求热流体传热过程的熵产生量。 5-13 设有10 kg 水被下述热流体从288K 加热到333K ，水的平均恒压热容为4.1868kJ.kg -1.K -1,试
计算热流体与被加热的水的熵变。
（a ）用0.344MPa 的饱和水蒸气加热。冷凝温度为411.46K ；
（b ）用0.344MPa 、450℃的过热蒸汽加热。
已知0.344MPa 饱和蒸汽的冷凝热为-2149.1 kJ.kg -1.K -1，411K ～450K 水蒸气的平均恒压热容为1.918 kJ.kg -1.K -1。（假设两种情况下蒸汽冷凝但不过冷）
5-14 1mol 理想气体在400K 由0.1013MPa 经等温不可逆压缩到1.013MPa ，压缩过程的热被移到
300K 的贮热器，实际压缩功比同样的可逆压缩功多20％，计算气体与贮热器的熵变及总熵变。
5-15 某蒸汽动力装置，进入蒸汽透平的蒸汽流量为-11680kg h ? ，温度为,℃ 压力为
，蒸汽经透平绝热膨胀对外做功。产功后的乏汽分别为:
4303.727MPa (a)
的饱和蒸汽； 0.1049MPa (b) 、60℃的蒸汽。试求此两种情况下, 蒸汽经透平的理想功与热力学效率.已知大气温度℃。
0.1047MPa 255-16 12MPa 、700℃的水蒸气供给一个透平机，排出的水蒸气的压力为0.6MPa 。
（a ）在透平机中进行绝热可逆膨胀，求过程理想功和损失功。
（b ）如果等熵效率为0.88，求过程的理想功、损失功和热力学效率。 5-17 某厂有输送90℃的管道，由于保温不良，到使用单位时水温已降至65℃。试求水温降低
过程的热损失与损耗功。大气温度为25℃。
5-18 为远程输送天然气,采用压缩液化法。若天然气按甲烷计算，将1天然气自、
27℃绝热压缩到6.,并经冷凝器冷却至27℃。已知压缩机实际的功耗为,冷却水温为27℃。试求冷凝器应移走的热量，压缩、液化过程的理想功、损耗功与热力学效率。已知甲烷的焓和熵值如下
kg 0.09807MPa 669MPa -11021kJ kg ?压力()a MP 温度（℃） h ()-1kJ kg ? s ()-11kJ kg K ???
0.09807 27 953.1 7.067
6.667 27 886.2 4.717 5-19 1水在1.378的压力下，从20℃恒压加热到沸点，然后在此压力下全部汽化。环
境温度为10℃。问水吸收的热量最多有百分之几能转化为功？水加热汽化过程所需要的热由1200℃的燃烧气供给，假定加热过程燃烧气温度不变，求加热过程的损耗功。
kg a MP 5-20 有一理想气体经一锐孔从1.96绝热膨胀到0.0980，动能和位能的变化可忽
略不计。求绝热膨胀过程的理想功与损耗功。大气温度为℃。
MPa 7MPa 255-21 设在用烟道气预热空气的预热器中，通过的烟道气和空气的压力均为常压，其流量分别为
45000和。烟道气进入时的温度为,℃出口温度为200℃。设在此温度范-1
42000kg h ?315
围内。空气进口温度为38,℃设在有关温度范围内，
。试计算此预热器的损耗功与热力学效率。已知大气温度为25℃，预热器完全保温。
-1-11.090k J kg id p C =??K K
-1-11.005kJ kg id
p C =??5-22设空气的组成为79%和21%。环境状态为、0.10133。分别求由空气制
取下列两种产品的最小功()。
2N 2O 25℃MPa id W ()a 产品是纯氧和纯氮；
()b 产品是98和50 %富氧空气。
2N 5-23 有一温度为90℃、
流量为-172000kg h ?的热水和另一股温度为℃、流量为的水绝热混合。试分别用熵分析和有效能分析计算混合过程的有效能损失。大气温度为
℃。问此过程用哪个分析方法求有效能损失较简便？为什么？
50-1108000kg h ?0kg h 255-24 某厂因生产需要，设有过热蒸汽降温装置，将120℃的热水215-1
×?MPa -1和0.7、℃的蒸汽3005510kg h ×?等压绝热混合。大气温度为15℃。求绝热混合过程有效能损
失。
第六章 压缩、膨胀、动力循环与制冷循环
一、问答题
6-1. Rankine 循环与卡诺循环有何区别与联系? 实际动力循环为什么不采用卡诺循环?
6-2. Rankine 循环的缺点是什么? 如何对其进行改进?
6-3.影响循环热效率的因素有哪些?如何分析?
6-4．蒸汽动力循环中，若将膨胀做功后的乏气直接送人锅炉中使之吸热变为新蒸汽，从而避免
在冷凝器中放热，不是可大大提高热效率吗? 这种想法对否? 为什么?
6-5．蒸汽压缩制冷循环与逆向卡诺循环有何区别与联系? 实际制冷循环为什么不采用逆向卡诺
循环?
6-6．影响制冷循环热效率的因素有哪些?
6-7．如果物质没有相变的性质，能否实现制冷循环？动力循环又如何?
6-8．制冷循环可产生低温，同时是否可以产生高温呢?为什么？
6-9．实际循环的热效率与工质有关，这是否违反热力学第二定律?
6-10．对动力循环来说，热效率越高，做功越大；对制冷循环来说，制冷系统越大，耗功越少。
这种说法对吗?
6-11. 夏天可利用火热的太阳来造就凉爽的工作环境吗?
6-12. 有人说：热泵循环与制冷循环的原理实质上是相同的，你以为如何?
6-13．蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定等于制冷剂冷却和冷凝放出的热量
吗?
6-14.供热系数与致冷效能系数的关系是：制冷系数愈大，供热系数也愈大。是这样吗？能否推
导？
6-15. 有人认为，热泵实质上是一种能源采掘机。为什么？
6-16. 有人说，物质发生相变时温度不升高就降低。你的看法？
二、计算题
6-1在25℃时，某气体的P-V-T 可表达为PV=RT +6.4×104P ，在25℃，30MPa 时将该气体进行节
流膨胀，向膨胀后气体的温度上升还是下降？
6-2 由氨的T 图求1kg 氨从0.828MPa(8.17atm)的饱和液体节流膨胀至0.0689 MPa （0.68atm ）
时，(a) 膨胀后有多少氨汽化？ (b) 膨胀后温度为多少？(c) 分离出氨蒸气在压缩
s ?2p =0.552 MPa =5.45 atm 时， （绝热可逆压缩）
?'2=t 6-3 某郎肯循环以水为工质，运行于14MPa 和0.007MPa 之间，循环最高温度为540，试求：
（a ）循环的热效率； (b) 水泵功与透平功之比； (c) 提供1kW 电的蒸汽循环量。
C o
6-4 用热效率为30%的热机来拖动制冷系数为4的制冷机，试问制冷剂从被冷物料没带走1KJ
热量需要向热机提供多少热量？
6- 5 某蒸汽压缩制冷循环用氨做工质，工作于冷凝器压力1.2MPa 和蒸发器压力0.14MPa 之间。
工质进入压缩机时为饱和蒸汽，进入节流阀时为饱和液体，压缩机等熵效率为80%，制冷量为kJ/h 。试求：（a ）制冷系数； (b) 氨的循环速率；(c) 压缩机功率；(d) 冷凝器的放热量；(e) 逆卡诺循环的制冷系数。
41.39410×6-6.为使冷库保持-20℃,需将419000kJ/h 的热量排向环境，若环境温度=27℃，试求理想情况
下每小时所消耗的最小功和排向大气的热量。
0T 6-7． 利用热泵从90℃的地热水中把热量传到160℃的热源中，每消耗1kW 电功，热源最多能得
到多少热量？
6-8．压缩机出口氨的压力为1.0MPa ，温度为50℃，若按下述不同的过程膨胀到0.1MPa，试求
经膨胀后氨的温度为多少？
（1）绝热节流膨胀；
（2）可逆绝热膨胀。
6-9. 某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为－25℃，冷凝器内的压力为
1180kPa ，假定氨进入压气机时为饱和蒸气，而离开冷凝器时是饱和液体，如果每小时的制冷量为167000kJ ，求
（1） 所需的氨流率；
（2） 制冷系数。
6-10 有一制冷能力为=41800kJ/h 的氨压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度=－15℃,冷凝
温度 =25℃，过冷温度t =20℃，压缩机吸入的是干饱和蒸气，试计算
0Q 0t k t （1） 单位质量的制冷能力；
（2） 每小时制冷剂循环量；
（3） 在冷凝器中制冷剂放出的热量；
（4） 压缩机的理论功率；
（5） 理论制冷系数。
6-11.有人设计了一套装置用来降低室温。所用工质为水，工质喷入蒸发器内部分汽化，其余变
为5℃的冷水，被送到使用地点，吸热升温后以13℃的温度回到蒸发器，蒸发器中所形成的干度为98%的蒸气被离心式压气机送往冷凝器中，在32℃的温度下凝结为水。为使此设备每分钟制成750kg 的冷水，求
（1） 蒸发器和冷凝器中的压力；
（2） 制冷量（kJ/h ）；
（3） 冷水循环所需的补充量；
（4） 每分钟进入压气机的蒸气体积。
6-12.热泵是一个逆向运转的热机，可用来作为空气调节器，进行制冷或制热。设冬季运行时的
室外温度（平均）为4℃，冷凝器（用于制热）平均温度为50℃。设夏季运行时的室外温度（平均）为35℃，蒸发器（用于制冷）平均温度为4℃，若要求制热（制冷）量为105kJ ·h -1，试求空调运行时最小理论功率各为多少？
6-13冬天室内取暖用热泵。将R-134a 蒸汽压缩制冷机改为热泵，此时蒸发器在室外，冷凝器在室
内。制冷机工作时可从室外大气环境中吸收热量，R -134a 蒸汽经压缩后在冷凝器中凝结为液体放出热量，供室内取暖。设蒸发器中R-134a 的温度为-10℃，冷凝器中R-134a 蒸气的冷凝温度为30℃，试求：（1）热泵的供热系数；（2）室内供热100 000 kJ ·h L Q H Q -1时，用于带动热泵所需的理论功率；（3）当用电炉直接供热（热量仍为100 000 kJ ·h -1）时电炉的功率应为多少？
6-14.采用氟利昂12（R-12）作制冷剂的蒸汽压缩制冷装置，为了进行房屋取暖，将此制冷装置
改用热泵，已知蒸发温度为15℃，冷凝器温度为50℃，冷凝器向房屋排放8.4×104 kJ ·
h -1的热量，进入压缩机为饱和蒸汽，压缩机作绝热膨胀，压缩后温度为60℃，进入冷凝器被冷凝成饱和液体后进行节流阀。假定压缩后R-12的过热蒸汽可看作理想气体，其蒸气比热P C ′为定值，=0.684 k J·k g P C ′-1·h -1，试求：（1）进入蒸发器的R-12的干度；（2）此热泵所消耗的功率：（3）如采用电炉直接供给相同的热量，电炉的功率为多少？
6-15. 动力-热泵联合体系工作于 之间，热机工作于之间。假设
热机热泵均为可逆的，试问下供给单位热量所产生的工艺用热量（下得到C C o o 20100和C C o
o 20100和C o 1000C o 100
的热量）是多少？
6-16. 用简单林德循环使空气液化。空气初温为17℃，节流膨胀前压力P 2为10MPa ，节流后压力
P 1为0.1MPa ，空气流量为0.9m 3·h -1（按标准状态计）。求：（1）理想操作条件下空气液化率和每小时液化量；（2）若换热器热端温差为10℃，由外界传入的热量为3.3KJ ·kg -1，向对液化量的影响如何？空气的比热C p 为1.0 kJ ·kg -1·K -1。
第七章 相平衡
一 是否题
7-1 汽液平衡关系??V i L i
f f =的适用的条件是理想气体和理想溶液。 7-2 汽液平衡关系s i i i py p x i γ=的适用的条件是低压条件下的非理想液相。
7-3 在（1）－（2）二元体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则11y x >， 22y x <。
7-4 混合物汽液相图中的泡点曲线表示的是饱和汽相，而露点曲线表示的是饱和液相。 7-5 对于负偏差体系，液相的活度系数总是小于1。
7-6 在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
7-7 在（1）－（2）二元体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一定，
则体系的压力，随着的增大而增大。
1x 7-8 理想系统的汽液平衡 K i 等于1。
7-9 对于理想体系，汽液平衡常数K i ，只与 T 、有关，而与组成无关。
p 7-10 能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。
二、计算题
7-1 二元气体混合物的摩尔分数1y =0.3，在一定的T 、p 下，12??0.9381,0.8812??==，试计
算混合物的逸度系数。
7-2 氯仿（1）－乙醇（2）二元体系，55℃时其超额Gibbs 自由能函数的表达式为
()121.420.59E
G 12x x x x RT =+
查得55℃时，氯仿、乙醇的饱和蒸汽压分别为，试求：（1）假定汽相为理想气体，计算该体系在的55℃下1282.37kPa 37.31kPa s s p p ==11p x y ??数据。若有共沸点， 并确定共沸压力和共沸组成；
（2）假定汽相为非理想气体，已知该体系在55
℃时第二virial 系数11B =963?3-cm mol ?1cm mol ?12，，22B =1523?3-1=523cm mol ?δ-1，计算该体系在55℃下11p x y ??数据。
7-3 一个由丙烷（1）－异丁烷（2）－正丁烷（3）的混合气体，10.7y =，，，
若要求在一个30℃的冷凝器中完全冷凝后以液相流出，问冷凝器的最小操作压力为多少？（用软件计算）
20.2y =30.1y =7-4 在常压和25℃时，测得的异丙醇(1)-苯(2)溶液的汽相分压（异丙醇的）是1720 Pa 。
已知25℃时异丙醇和苯的饱和蒸汽压分别是 5866 和13252 Pa 。
10.059x =(1) 求液相异丙醇的活度系数（第一种标准态）；
(2) 求该溶液的。
E G 7-5 乙醇(1)-甲苯(2)体系的有关的平衡数据如下 T =318 K 、p =24.4 kPa 、x 1=0.300、y 1=0.634，
已知318K 的两组饱和蒸汽压为 kPa 、 kPa ，并测得液相的混合热是
一个仅与温度有关的常数12306s p .=21005s p .=0437H .RT
Δ=，令气相是理想气体，求 (1) 液相各组分的活度系数；
(2) 液相的和；
G ΔE G (3) 估计333 K 、1x =0.300时的值；
E G (4) 由以上数据能计算出 333
K 、x1=0.300时液相的活度系数吗? 为什么？ (5) 该溶液是正偏差还是负偏差？
7-6 在总压101.33 kPa 、350.8 K 下，苯(1)－正已烷(2) 形成 1x = 0.525的恒沸混合物。此温度下
两组分的蒸汽压分别是99.4 kPa 和97.27 kPa ，液相活度系数模型选用Margules 方程，汽相服从理想气体，求350.8K 下的汽液平衡关系1p ~x 和11y ~x 的函数式。
7-7 A-B 混合物在80℃的汽液平衡数据表明，在0
且B 的分压可表示为6666B B p .x = kPa 。另已知两组分的饱和蒸汽压为
13332kPa s A p .=、，求 80℃和3333kPa s B p .=B x = 0.01时的平衡压力和汽相组成；若
该液相是理想溶液，汽相是理想气体，再求 80℃ 和B x =
0.01时的平衡压力和汽相组成。 7-8 某一碳氢化合物（H ）与水（W ）可以视为一个几乎互不相溶的体系，如在常压和20℃时碳
氢化合物中含水量只有000021W x .=，已知该碳氢化合物在20℃时的蒸汽压，试从相平衡关系得到汽相组成的表达式，并说明是否可以用蒸馏的方
法使碳氢化合物进一步脱水？
20265kPa s H p .=7-9 在中低压下，苯－甲苯体系的气液平衡可用Raoult 定律描述.已知苯（1）和甲苯（2）的蒸汽
压数据如下：
t /℃ 1/kPa s p 2/kPa s p t /℃ 1/kPa s p 2/kPa s p
80.1 101.3 38.9 98 170.5 69.8 84 114.1 44.5 100 180.1 74.2 88 128.5 50.8 104 200.4 83.6 90 136.1 54.2 108 222.5 94.0 94 152.6 61.6 110.6 237.8 101.3 试作出该体系在90 ℃下的p x y ??图和在总压为101.3 kPa 下的t x y ??
图。
7-10 设某二元体系，其气液平衡关系为：s i i i py p x i γ= 而活度系数为：212ln ,Bx γ= 221ln Bx γ=
式中B 只是温度的函数，已知该体系形成共沸物。试求共沸物组成11(az az )x y =与参数B 、饱和
蒸汽压1s p 、之间的函数关系。并求共沸压力p s 2
az p 的表达式。 7-11 在25℃下含有组分1和组分2的某二元体系，处于气液液三相平衡状态，分析两个平衡的液
相（α和β相）组成为：，
20.05a x =10.05x β=已知两个纯组分的蒸汽压为： ，
165.86kPa s p =275.99kPa s
p =试合理假设后确定下列各项数值：
（1）组分1和2在平衡的β和α相中的活度系数1βγ和2αγ；
(2) 平衡压力；
p (3) 平衡气相组成1y 。
7-12 在压力为101.32 kPa 和温度为382.7 K 时糠醛（1）和水（2）达到气液平衡，气相中水的浓
度为 2y = 0.810，液相中水的浓度为 x 2 = 0.100。现将体系在压力不变时降温到373.8 K 。已知382.7 K 时糠醛的饱和蒸气压为16.90 kPa ，水的饱和蒸气压为140.87 kPa ；而在373.8 K 下糠醛的饱和蒸气压为11.92 kPa ，水的饱和蒸气压为103.52 kPa 。假定气相为理想气体，液相活度系数与温度无关，但与组成有关，试计算在373.8 K 时体系的气相和液相的组成。
7-13 已知正戊烷（1）－正己烷（2）－正庚烷（3）的混合溶液可看成是理想溶液，试求在101.325kPa
下组成为1y = 0.25，2y = 0.45的气体混合物的露点。纯物质的饱和蒸气压可用Antoine 方程表示，其中
ln /()s i i i i p A B T C =?+正戊烷：A 1=13.8131，B 1=2477.07，C 1=－39.94
正己烷：A 2=13.8216，B 2=2697.55，C 2=－48.78
正庚烷：A 3=13.8587，B 3=2911.32，C 3=－56.51
7-14 在常压下乙酸乙酯（1）－乙醇（2）体系在344.95K 时形成共沸物，其组成为1x =0.539。
已知乙酸乙酯和乙醇在344.95 K 时的饱和蒸气压分别为78.26 kPa 和84.79 kPa ；329.45 K 时的饱和蒸气压分别为39.73 kPa 和48.00 kPa 。
(1) 试计算van Laar 活度系数方程的常数A 和B ；
(2) 假定A 和 B 不随温度、压力变化，求329.45 K 时该体系的共沸压力及组成。
7-15 乙酸甲酯（1）－甲醇（2）体系在101.325 kPa 时的van Laar 方程参数 A = 0.4262，
B = 0.4394，试计算在101.325 kPa 时的共沸组成，已知乙酸甲酯和甲醇的饱和蒸气压可用Antoine 方程表示，其Antoine 方程中的常数分别为
log /()s i i i i p A B T C =?+乙酸甲酯：A 1 = 14.5685，B 1 = 2838.70，C 1 =－45.16
甲 醇：A 2 = 16.1262，B 2 = 3391.96，C 2 =－43.16
7-16 丙酮（1）-己烷（2）体系在101.325kPa 下液相可用Wilson 方程表示其非理想性，方程参数
1222()/582.075K R λλ?=，2111()/132.219K R λλ?=，试求液相组成1x =0.25时的沸点及气相组成。已知丙酮和己烷的摩尔体积分别为73.52和130.77，其饱和蒸气压可用Antoine 方程lo 表示，Antoine 方程常数分别为
3cm mol ?-11i 3-cm mol ?g /()s i i i p A B T C =?+丙酮：A 1 = 6.24204，B 1 = 1210.595，C 1 =－43.486
己烷：A 2 = 6.03548，B 2 = 1189.640，C 2 =－46.870
7-17 已知乙酸乙酯（1）－水（2）二元体系在70 ℃时的互溶度数据为，
，试确定NRTL 方程中的参数。设NRTL 方程的第三参数选定为， 10.0109x α=10.7756x β=12α＝0.2. 7-18 A －B 是一个形成简单最低共熔点的系统，液相是理想溶液，并已知下列数据
化工热力学习题集(附答案)复习 (1)
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： 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（c ） 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 ） A.>()T P s B.<()T P s C.=()T P s 3.T温度下的过热纯蒸汽的压力P（ b ） A.>()T P s B.<()T P s C.=()T P s 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 C.无穷 项 D.只需要理想气 体方程 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 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 B.饱和汽摩尔体积 C.无物理意义
8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 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. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 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
(A) 化工热力学期末试卷
化学化工学院《化工热力学》课程考试试题（A 卷） 2013-2014学年 第一学期 班级 时量120分钟 总分100分 考试形式：闭卷 一、填空题（24分，每空1.5分） 1、写出热力学基本方程式dU= ；dA = 。 2、几个重要的定义公式： A= ； H= ；G=__________。 3、对理想溶液，ΔH=_______，ΔS=________。 4、热力学第一定律的公式表述（用微分形式）： 。 5、等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________+0ln 11=γd x 。 6、化工热力学研究的主要方法包括： 、 、 。 7、以压缩因子表示的三参数对应态原理的关系式： 。 8、朗肯循环的改进的方法： 、 、 。 二、选择题（每个2分，共22分，每题只一个选择项是正确答案） 1、纯物质的第二virial 系数（ ） A 、仅是温度的函数 B 、是温度和压力的函数 C 、 是温度和体积的函数 D 、是任何两强度性质的函数 2、泡点的轨迹称为（ ） A 、饱和汽相线 B 、汽液共存线 C 、饱和液相线 3、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 4、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 、γi 是G E /RT 的偏摩尔量。 5、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。 为混合物的逸度）） （； ； ； Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２ Ｌ１Ｖ２１２２f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V (????).(????)(????).(=======11 6、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 与P 一定，偏摩尔性质就一定。
化工热力学习题集(附标准答案)
化工热力学习题集(附标准答案)
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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： 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（C ） 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 ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ B ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） 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 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ A ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 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（ B ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ A ） A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ????????? =- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （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 ( D ) （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。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案
化工热力学试卷题库与答案
一．选择题(每题2分,共10分) 1、纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅就是温度的函数 B 就是T 与P 的函数 C 就是T 与V 的函数 D 就是任何两强度性质的函数 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。) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3、 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0、3,在一定的T,P 下,8812.0?,9381.0?21==?? ,则此时混合物的逸度系数为 。(C) A 0、9097 B 0、89827 C 0、8979 D 0、9092 4、 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程,装置所产生的功为24kJ,则流体的熵变( A ) A 、大于零 B 、小于零 C 、等于零 D 、可正可负 5、 Henry 规则( C ) A 仅适用于溶剂组分 B 仅适用于溶质组分 C 适用于稀溶液的溶质组分 D 阶段适用于稀溶液的溶剂 二、填空题(每题2分,共10分) 1. 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 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C ),按下列途径由T 1、P 1与V 1可逆地变化至P 2,则, 等温过程的 W =21ln P P RT -,Q =21ln P P RT ,U = 0 ,H = 0 。 3. 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 。 4. 温度为T 的热源与温度为T0的环境之间进行变温热量传递,其等于热容为Cp,则ExQ 的 计算式为(00(1)T xQ p T T E C dT T =-? )。 5. 指出下列物系的自由度数目,(1)水的三相点 0 ,(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡 状态 1 三、简答题:(共30分) 1. 填表(6分)
化工热力学复习题及答案
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。G S H U ??=?=?,,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，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 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T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（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=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -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。）
化工热力学复习题(附答案)
化工热力学复习题 一、选择题 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（ C ） A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） 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. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （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 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （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。 7. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) 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 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) （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 ）r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10．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（B ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是（ A ）。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ； D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 13． 关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ B ） 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 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ
(完整word版)化工热力学((下册))第二版夏清第5章干燥答案
第5章 干燥的习题解答 1．已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60℃,相对湿度为40%,试求: (1)湿空气中水汽的分压; (2)湿度; (3)湿空气的密度。 解：（1）湿空气的水汽分压，V S p P ?= 由附录查得60C 时水的饱和蒸汽压19.92S p KPa = 0.419.927.97V p KPa =?= (2) 湿度 0.6220.6227.970.118/507.97V V P H kg kg p P ?= ==--绝干气 （1） 密度 55 3 273 1.0131027360 1.01310(0.772 1.244)(0.772 1.2440.118)2732735010H t v H P +?+?=+??=+??? ? 32.27m =湿空气/kg 绝干气 密度 3110.118 0.493/2.27 H H H kg m v ρ++= =湿空气 2．在总压101.33KPa 下,已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I 图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图。 习题2附表
解： 上表中括号内的数据为已知，其余值由图H I -查得。 分题4的求解示意图如附图所示，其中A 为状态点。 3.干球温度为20℃、湿度为0.009kg 水/kg 绝干气的温空气通过预热器加热到50℃后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求: (1)1m 3原温空气在预热过程中始的变化; (2)1m 3原温空气在干燥器中获得的水分量。 解：（1）31m 原湿空气在预热器中焓的变化 当0020,0.009/t C H kg kg ==绝干气时，由H I -图查出043/I KJ kg =绝干气。 当01050,0.009/t C H H kg kg ==＝绝干气时，由H I -图查出
化工热力学习题集(附答案)
模拟题一 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（ c ） 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 ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ b ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ a ） 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 ） 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 6. 液化石油气的主要成分是（ a ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 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 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 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。
化工热力学试题
《化工热力学》试题（一） 一、填空题（10分）： 1. 纯物质的P-V-T 图上，高于临界压力和临界温度的区域称为 。 2. 写出偏摩尔性质i γln 对应的溶液性质 。 3. 工作于温度为T 1的高温热源和温度为T 2的低温冷源之间的可逆热机的效率为 。 4. 理想溶液混合过程的=?id H 。 5．对于二组分汽液两相平衡体系来说，其体系的自由度为 。 二、判断题（14分） 1. 理想气体混合物就是一种理想溶液。（ ） 2. 三参数对应态原理由于两参数对应态原理是因为前者适用于任何流体。（ ） 3. 吸热过程一定使系统熵增，反之熵增过程也是吸热过程。（ ） 4. 纯物质的气液平衡常数K ＝１。（ ） 5. 对于一个绝热不可逆过程，可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵的变化。（ ） 6. 混合物气液相图中的泡点曲线表示的是饱和气相，而露点曲线表示的是饱和液相。 （ ） 7. 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。（ ） 三、选择题（16分） 1. 对于一给定的物质来说，virial 方程中的virial 系数与（ ）有关。 A ．温度 B ．压力 C ．密度 D ．体积 2．对于一均相物质，其H 和U 的关系为 A ．U H ≤ B ．U H > C ．U H = D ．不能确定 3．气液平衡关系i S i i x P Py =的适用条件是： 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 4．已知乙炔在7.0=r T 时，其对比饱和蒸汽压为0.0655，则乙炔的偏心因子为： A ．0.195 B ．0.184 C ．0.084 D ．0.127 5．偏心因子是从下列定义的：
化工热力学习题集-周彩荣
《化工热力学》习题集 郑州大学化工学院 周彩荣 2008.12.
第二章 流体的p-V-T 关系和状态方程 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、 线、面以及它们的特征。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气 体程度的最本质因素？ 2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？ 2-6 什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有哪些类型？ 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？ 2-10状态方程主要有哪些类型？ 如何选择使用？ 请给学过的状态方程之精度排个序。 二、计算题：（说明：凡是题目中没有特别注明使用什么状态方程的， 你可以选择你认为最适宜的方程，并给出理由） 2-1. 将van der Waals 方程化成维里方程式；并导出van der Waals 方程常数a 、b 表示的第二维里 系数B 的函数表达式 2-2. 维里方程可以表达成以下两种形式。 21(pV B C Z RT V V = =+++……1) 21''(2pV Z B p C p RT ==+++……) 请证明：'B B RT = 2'2 ()C B C RT ?= 2-3. 某反应器容积为，内装有温度为的乙醇45。现请你试用以下三种 方法求取该反应器的压力，并与实验值（2.75）比较误差。 （1）用理想气体方程；；（2）用RK 方程；（3）用普遍化状态方程。 31.213m 0 227C .40kg MPa 2-4. 容积1m 3的贮气罐，其安全工作压力为100atm ，内装甲烷100kg ，问： 1）当夏天来临，如果当地最高温度为40℃时，贮气罐是否会爆炸？（本题用RK 方程计算）
北京化工大学《化工热力学》2016 2017考试试卷A参考答案
北京化工大学2016——2017学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 分数： 一、（2?8=16分）正误题（正确的画√，错误的画×，标在[ ]中） ［√］剩余性质法计算热力学性质的方便之处在于利用了理想气体的性质。 ［×］Virial 方程中12B 反映了不同分子间的相互作用力的大小，因此120B =的气体混合物，必定是理想气体混合物。 ［√］在二元体系中，如果在某浓度范围内Henry 定律适用于组分1，则在相同的浓度范围内，Lewis-Randall 规则必然适用于组分2。 ［×］某绝热的房间内有一个冰箱，通电后若打开冰箱门，则房间内温度将逐渐下降。 ［×］溶液的超额性质数值越大，则溶液的非理想性越大。 ［×］水蒸汽为加热介质时，只要传质推动力满足要求，应尽量采用较低压力。 ［×］通过热力学一致性检验，可以判断汽液平衡数据是否正确。 ［×］如果一个系统经历某过程后熵值没有变化，则该过程可逆且绝热。 二、（第1空2分，其它每空1分，共18分）填空题 （1）某气体符合/()p RT V b =-的状态方程，从 1V 等温可逆膨胀至 2V ，则体系的 S ? 为 21ln V b R V b --。 （2）写出下列偏摩尔量的关系式：,,(/)j i E i T p n nG RT n ≠?? ?=?? ???ln i γ，
,,(/)j i R i T p n nG RT n ≠???=??????ln i ?, ,,(/)j i i T p n nG RT n ≠?? ?=?? ???i μ。 （3）对于温度为T ，压力为P 以及组成为{x}的理想溶液，E V =__0__，E H = __0__，/E G RT =__0__，ln i γ=__0__，?i f =__i f __。 （4）Rankine 循环的四个过程是：等温加热（蒸发），绝热膨胀（做功）， 等压（冷凝）冷却，绝热压缩。 （5）纯物质的临界点关系满足0p V ??? = ????， 220p V ???= ???? ，van der Waals 方程的临界压缩因子是__0.375__，常见流体的临界压缩因子的范围是_0.2-0.3_。 二、（5?6=30分）简答题（简明扼要，写在以下空白处） （1）简述如何通过水蒸汽表计算某一状态下水蒸汽的剩余焓和逸度（假定该温度条件下表中最低压力的蒸汽为理想气体）。 剩余焓： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓值； ②从饱和蒸汽表中查得标准状态时的蒸发焓vap H ?（饱和液体的焓-饱和蒸汽的焓）； ③通过00()T ig ig ig p p T H C dT C T T ?=≈-? 计算理想气体的焓变； ④通过R ig vap H H H H ?=-?-?得到剩余焓。 逸度： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓和熵并根据 G H TS =-得到Gibbs 自由能(,)G T p ； ②从过热蒸汽表中查得最低压力时的焓和熵，计算得到Gibbs 自由能 0(,)ig G T p ；
化工热力学第五章作业讲解
第五章 例题 一、填空题 1. 指出下列物系的自由度数目，(1)水的三相点 0 ，(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡 状态 1 ，(3)甲醇和水的二元汽液平衡状态 2 ，(4)戊醇和水的二元汽-液-液三相平衡状态 1 。 2. 说出下列汽液平衡关系适用的条件 (1) l i v i f f ??= ______无限制条件__________； (2)i l i i v i x y ?? ??= ______无限制条件____________； (3)i i s i i x P Py γ= _________低压条件下的非理想液相__________。 3. 丙酮(1)-甲醇(2)二元体系在98.66KPa 时，恒沸组成x 1=y 1=0.796，恒沸温度为327.6K ，已 知此温度下的06.65,39.9521==s s P P kPa 则 van Laar 方程常数是 A 12=______0.587_____，A 21=____0.717____ (已知van Laar 方程为 2 21112212112x A x A x x A A RT G E +=) 4. 在101.3kPa 下四氯化碳(1)-乙醇(2)体系的恒沸点是x 1=0.613和64.95℃，该温度下两组分 的饱和蒸汽压分别是73.45和59.84kPa ，恒沸体系中液相的活度系数 693.1,38.121==γγ。 1. 组成为x 1=0.2，x 2=0.8，温度为300K 的二元液体的泡点组成y 1的为(已知液相的 3733,1866),/(75212121==+=s s E t P P n n n n G Pa) ___0.334____________。 2. 若用EOS ＋γ法来处理300K 时的甲烷（1）－正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困 难是MPa P s 4.251=饱和蒸气压太高，不易简化；（ EOS+γ法对于高压体系需矫正）。 3. EOS 法则计算混合物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数据是ij Ci Ci Ci k P T ,,,ω，通常如何得到相互作用参数的值？_从混合物的实验数据拟合得到。 4. 由Wilson 方程计算常数减压下的汽液平衡时，需要输入的数据是Antoine 常数A i ,B i ,C i ; Rackett 方程常数α，β；能量参数),2,1,)((N j i ii ij =-λλ，Wilson 方程的能量参数是如何得到的？能从混合物的有关数据（如相平衡）得到。
化工热力学英文习题
Michigan State University DEPARTMENT OF CHEMICAL ENGINEERING AND MATERIAL SCIENCE ChE 821: Advanced Thermodynamics Fall 2008 1. (30) A thermodynamicist is attempting to model the process of balloon inflation by assuming that the elastic casing behaves like a spring opposing the expansion (see below). The model assumes that the piston/cylinder is adiabatic. As air (following the ideal gas law) is admitted, the spring is compressed. The pressure on the spring side of the piston is zero, so that the spring provides the only force opposing movement of the piston. The pressure in the tank is related to the gas volume by Hooke’s law P ? P i = k (V – V i ) where k = 1E-5 MPa/cm 3, P i = 0.1 MPa, T i = 300K, and V i = 3000 cm 3, Cv = 20.9 J/mol K, independent of temperature, and the reservoir is at 0.7 MPa and 300K. Provide the balances needed to determine the gas temperature in the cylinder at volume V = 4000cm 3. Perform all integrations. Do not calculate the gas temperature, but provide all equations and parameter values to demonstrate that you could determine the gas temperature. 2. (30) Consider two air tanks at the initial conditions shown below. We wish to obtain work from them by exchanging heat and mass between the tanks. No gas may be vented to the atmosphere, and no heat may be exchanged with the atmosphere. Reversible devices may be used to connect the two tanks. Provide the balances necessary to calculate the maximum work that may be obtained. Perform all integrations. Do not calculate the work value, but provide all equations and parameter values to demonstrate that you could determine the work value. C p = 29.3 J/molK. Use the ideal gas law. Tank A 400 K 5 bar 6 m 3 Tank B 200 K 0.1 bar 10 m 3
化工热力学期中考试试卷答案
一、 单项选择题（每题1分，共30分）： 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（ ）。 A ．B = B 0ωB 1 B ．B = B 0 ω + B 1 C ．BP C /（RT C ）= B 0 +ωB 1 D ．B = B 0 + ωB 1 3．下列关于G E 关系式正确的是（ ）。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ ）。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=；C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 5.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。 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．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。 8．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 9．可以通过测量直接得到数值的状态参数是 。 A 、焓 B 、内能 C 、温度 D 、 熵
化工热力学模拟试题(1)及参考答案解析
第二篇模拟试题与参考答案
化工热力学模拟试题(1)及参考答案 一（共18分） 判断题（每题3分） 1 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小。 ( ) 2 若某系统在相同的始态和终态间，分别进行可逆与不可逆过程，则?S 不可逆>?S 可逆。 ( ) 3 由三种不反应的化学物质组成的三相pVT 系统，达平衡时，仅一个自由度。 ( ) 4 热量总是由TdS ?给出。 ( ) 5 不可逆过程孤立系统的熵是增加的，但过程的有效能是减少的。 ( ) 6 物质的偏心因子ω是由蒸气压定义的，因此ω具有压力的单位。 ( ) 二（共16分） 简答题（每小题8分） 1 Virial 方程()2 11''==+++??????pV Z B p C p RT ()212= =+++??????pV B C Z RT V V 如何证明： B B RT '= 22C B C (RT)-'= 2 水蒸气和液态水的混合物在505K 下呈平衡态存在，如果已知该混合物的比容为3-141cm g ?，根据蒸气表的数据计算混合物的焓和熵。已知在该温度下的饱和水蒸气性质 为： 三（15分） 用泵以756kg h ?的速度把水从45m 深的井底打到离地10m 高的开口储槽中，冬天为了防冻，在运送过程中用一加热器，将-131650kJ h ?的热量加到水中，整个系统散热速度为-126375kJ h ?，假设井水为2℃，那么水进入水槽时，温度上升还是下降？其值若干？假设动能变化可忽略，泵的功率为2马力，其效率为55％（1马力＝735W ）（视为稳流系统）。 四（20分） 一个Rankine 循环蒸气动力装置的锅炉，供给2000kPa ，400℃的过热蒸气透平，其流量-125200kg h ?，乏气在15kPa 压力下排至冷凝器，假定透平是绝热可逆操作的，冷凝器出口为饱和液体，循环水泵将水打回锅炉也是绝热可逆，求：（1）透平所做的功？（2）水泵所做的功？（3）每千克蒸气从锅炉获得的热量？已知2000kPa ，400℃过热蒸气的热力 学性质为：-1H 29452J g .=?，-1-1 S 71271J g K .=??；15kPa 压力下的乏气热力学性质为： 21kg cm -?、27℃压缩到268kg cm -?，并经级间冷却到27℃，设压缩实际功率1224kcal kg -?， 求级间冷却器应移走的热量，压缩过程的理想功、损耗功与热力学效率，设环境温度为27℃。已知甲烷的焓和熵数据如下：
天津大学化工热力学期末试卷(答案)
本科生期末考试试卷统一格式（16开）： 20 ～20 学年第 学期期末考试试卷 《化工热力学 》（A 或B 卷 共 页） （考试时间：20 年 月 日） 学院 专业 班 年级 学号 姓名 一、 简答题（共8题，共40分，每题5分） 1. 写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。 答：封闭系统的热力学第一定律：W Q U +=? 稳流系统的热力学第一定律：s W Q Z g u H +=?+?+?22 1 2. 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 ij ij ij cij cij ij B B p RT B ω+= ，6.10 422.0083.0pr ij T B - =，2 .41 172.0139.0pr 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 3. 写出混合物中i 组元逸度和逸度系数的定义式。 答：逸度定义：()i i i f RTd y p T d ?ln ,,=μ （T 恒定） 1?lim 0=??? ? ??→i i p py f 逸度系数的定义：i i i py f ??=φ 4. 请写出剩余性质及超额性质的定义及定义式。 答：剩余性质：是指同温同压下的理想气体与真实流体的摩尔广度性质之差，即：()()p T M p T M M id ,,-='?；超额性质：是指真实混合物与同温同压和相同组成的理想混合物的摩尔广度性质之差，即： id m m M M -=E M 5. 为什么K 值法可以用于烃类混合物的汽液平衡计算 答：烃类混合物可以近似看作是理想混合物，于是在汽液平衡基本表达 式中的1=i γ，i v i φφ=?，在压力不高的情况下，Ponding 因子近似为1，于是，汽液平衡表达式化简为：v i s i s i i i id i p p x y K φφ==。由该式可以看出，K 值仅仅与温度和压力有关，而与组成无关，因此，可以永K 值法计算烃类系统的汽液平衡。 6. 汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么 答：根据逸度系数的计算方程，需要选择一个同时适用于汽相和液相的状态方程，且计算精度相当。这种方程的形式复杂，参数较多，计算比较困难。