[化工热力学]考试题(卷)(附答案解析).docx

1、西南科技大学网络教育学院（ 2017）/（2018）学年 第 2 学期试题单A 卷课程名称： 化工热力学 专业班级：命题教师： 学生姓名：学号：成绩 ： 考试时间：月日一、 单选题(每题 2 分，共 15 题，共 30 分，下列各小题备选答案中， 只有一个符合题意的答案。多选、错选、不选均不得分)1. 对于化工热力学的核心问题，以下表达最正确的是（）。 A.热力学性质的计算、物性参数的测量B.能量的合理利用、过程方向性和限度C.用能过程的经济性D.相平衡或过程的方向与限度2. 纯物质pV 图临界等问线上临界点的特性是（）。A. ( p )VT =Tc= 0,( 2 p )V 2= 0T =Tc

2、B. ( p )VT =Tc= 0,( 2 p )V 2 0,( 2 p ) 0D.( p ) 0,( 2 p )= 0cV T =TV 2T =TcV T =TV 2T =Tc3. T 温度下的过热蒸汽的压力p（）。A.pS(T)B.0，T，K B. H00，T，K C. 改变反应物的浓度，平衡常数也随之会改变D. T一定时，对有气体参与的反应，增加压力，平衡向减小此改变的方向移动，但平衡常数不变。15. 关于相平衡，错误的有（）。 A.各相中某组分 i 的化学位相等B. 各相中某组分 i 逸度相等C. 等温时可用 Gibbs-Duhem 方程来检验平衡时实验数据的热力学一致性D.热力学一致

3、性是检验实验数据的充分条件。二、 填空题 2(每题 3 分，共 10 题，共 30 分)16. 偏心因子的定义（），其含义（）。17. 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（）和（）。18. 状态方程p（V-b）=RT 的剩余焓和剩余熵分别（）和（）。19. Zr2 时在描述p- V- T 关系时采用（），Vr2 时采用（）描述p- V- T 关系。20. 液态溶液逸度的标准态有两种，分别是（）和（）。12121. 二元混合物的焓的表达式为 H=H1x1+H2x2+ax1x2，则 H =（）， H =（）。（由偏摩尔性质的定义求得）22. 敞开体系中引起熵改变的原因有

4、两个：一是和环境进行（）；二是过程为（）。23. 合理用能原则有（）和（）24. Rankine 循环的四个过程：等压加热蒸发、绝热膨胀做功过程、（）和（）。25. 热泵的作用是将（）提高到能够被（），达到重新用于工业生产或人工取暖的目的。三、 判断分析题(每题 1 分，共 20 题，共 20 分)26. 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 Z1。27. 气体混合物的 Virial 系数，如B、C，是温度和组成的函数。28. 纯物质的三相点随所处的压力或温度的不同而改变。29. 用一个相当精确

5、的状态方程，就可计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。30. 系统经历一绝热可逆过程，其熵没有变化。31. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽Gibbs 函数相等。32. 当压力趋于零时，M（T，p）Mig（T，p）= 0（M 是摩尔容量性质）。33. 对理想溶液的某一容量性质M，有Mi= M i 。34. 在常温、常压下，将 10cm3 的液体水与20cm3 的液体甲醇混合后，其总体积为30cm3。35. 系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。36. 流体在管道流动时，当流经阀门、孔板等设备，由于局部阻力，使流体压力显著降低的过程。37. 稳定流动过程的能量积累为零，

6、熵的积累为零。38. Carnot 循环的制冷系数与所用工质性质无关，仅取决于高温和低温热源的温度。39. 任一实际过程进行后，总有效能总是减小的。40. 为了提高 Rankine 循环热效率，可采取无限提高进入透平机蒸汽的压力和温度。41. 为了提高 Rankine 循环热效率，可采取无限降低气轮机的泛气温度。42. 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。43. Virial 方程Z=1+（Bp/RT）结合一定的混合规则后，也能作为EOS 法计算气液平衡的模型。44. 化学平衡常数在低压下可以视为一个仅与温度有关的阐述；而在高压下，T 和 p 应该对化学平衡常数均有影响

7、。45. 化学反应的 G是该反应进行方向的判据。四、 计算题 ( 每题 5 分，共 1 题，共 5 分 )46. 某二元混合物，其逸度系数表达式为 lnf=A+Bx2-Cx2，式中 A，B，C 均为 T，p 的函数，试确定 GE/RT，ln1，ln2 的相应关系式（二组分均以 Lewis-Randall 规则为标准逸度）。（提示：GE/RT=x1ln1+ x2ln2）五、 计算题 1 ( 每题 7 分，共 1 题，共 7 分 )47. 逆卡诺（Carnot）循环供应 35kJs-1 的制冷量，冷凝器的温度为 30，而制冷温度为-20，计算此制冷循环所消耗的功率以及循环的制冷系数。六、 计算题

8、2 ( 每题 8 分，共 1 题，共 8 分 )48. 如图所示，有人设计一种程序，使得每 kg 温度为 373.15 K 的饱和水蒸气经过一系列的复杂步骤后，能连续的向 463.15 K 的高温储热器输送 1900 kJ 的热量，蒸汽最后在 1.013105 Pa、273.15 K 时冷凝为水离开装置。假设可以无限制取得273.15 K 的冷凝水，试从热力学观点分析，该过程是否可能？已知：373.15 K 时的水蒸气 H1 = 2676.1 kJ kg-1，S1 = 7.3549 kJ kg-1K-1；1.013105 Pa、273.15 K 的冷凝水：H2 = 0， S2 = 0。（12

9、分）西南科技大学网络教育学院（ 2017）/（2018）学年 第 2 学期试题单A 卷课程名称： 化工热力学 专业班级：命题教师：蒋琪英学生姓名：学号：成绩 ： 考试时间：月日一、 单选题1-5 DABBC6-10 ACDCA 11-15 BADCD二、 填空题 216.lg ps1 ，lg ps (简单流体)lg ps (研究流体)17.r Tr 0.7rrTr 0.7pV0 ；2 pV 20T ,cT ,c018. HH* = bp；SS* =Rlnp/p19. 普遍化维里方程；普遍化压缩因子法20. 过程的不可逆而引起的熵增加造成的；过程的热损失所造成的H1x 2 ； H22H1x 21

10、21. H122. 热交换；非可逆过程23. 按质用能，按需用能24. 等压冷却过程、绝热压缩过程25. 低品位的能量；利用的较高温度三、 判断分析题(此题无答案，学员可自由发挥，不可空题）26. 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 Z1。27. 气体混合物的 Virial 系数，如B、C，是温度和组成的函数。28. 纯物质的三相点随所处的压力或温度的不同而改变。29. 用一个相当精确的状态方程，就可计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。30. 系统经历一绝热可逆过程，其熵没有变化。31.

11、在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽Gibbs 函数相等。32. 当压力趋于零时，M（T，p）Mig（T，p）= 0（M 是摩尔容量性质）。33. 对理想溶液的某一容量性质M，有Mi= M i 。34. 在常温、常压下，将 10cm3 的液体水与20cm3 的液体甲醇混合后，其总体积为30cm3。35. 系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。36. 流体在管道流动时，当流经阀门、孔板等设备，由于局部阻力，使流体压力显著降低的过程。37. 稳定流动过程的能量积累为零，熵的积累为零。38. Carnot 循环的制冷系数与所用工质性质无关，仅取决于高温和低温热源的温度。39. 任

12、一实际过程进行后，总有效能总是减小的。40. 为了提高 Rankine 循环热效率，可采取无限提高进入透平机蒸汽的压力和温度。41. 为了提高 Rankine 循环热效率，可采取无限降低气轮机的泛气温度。42. 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。43. Virial 方程Z=1+（Bp/RT）结合一定的混合规则后，也能作为EOS 法计算气液平衡的模型。44. 化学平衡常数在低压下可以视为一个仅与温度有关的阐述；而在高压下，T 和 p 应该对化学平衡常数均有影响。45. 化学反应的G是该反应进行方向的判据。四、 计算题46. 解：由题意，存在nlnf=nA+nBx2-n

13、Cx2，即nlnf=nA+Bn2-nCn22/n，则根据偏摩尔性质定义有：fln 1 = x1(n ln f )n1T , P,n2= A + Cx22f(n ln f )ln 2 = = A + B - C(2 X- x2 )xn22T , P,n222取 Lewis-Randall 规则为标准逸度，则fff Q = lim( 1 ) = eA ; f Q = lim( 2 ) = eA+ B -C1x 1 x2x 1 x而 ln g1= ln(f11221f Q x11) = Cx2 ; ln g = ln(222f Q x22) = Cx22f所以 GE/RT=x1ln1+x2ln2=C

14、x1x2五、 计算题 1q47. 解：逆向 Carnot 循环的制冷系数：e=0CWS=TLT- THLTe=L=253= 5.06CT- THL303 - 253单位制冷剂耗功量：设制冷剂循环量为m kgs-1，单位制冷剂提供的冷量为q0Q = mq00= 35kJ s -1Qe= q0 = mq0 =0CWmWsmWssP = mWTs= Q0 =e355.06= 6.92kJ s -1 = 6.92kWC代入已知得： 2 (363 - T3) = 3(T3- 283)解得： T3= 315.5K六、 计算题 248. 解：若判断装置设计是合理的，则总的结果必须遵守热力学第一定律和第二定律

15、。（1 分）蒸汽通过装置后在 0.1013KPa、273K 时冷凝，因冷凝温度已达环境中可能的最低温度（冷却水的温度），所以蒸汽得到了最大限度的利用。但这是蒸汽也不可能将全部热量都输向高温热源，总有部分热量Q 低传递给冷却水，则热量就可由低向高传输而不发生任何变化了。由题知，蒸汽通过装置能连续地向高温传热 Q1，饱和蒸汽经过装置这一系统，应用稳流过程热力学第一定律关系式： H=Q- Ws。由于没有轴功，即Ws=0，所以蒸汽经过该装置所放出的总热量为Q=H= H2- H1=Q 高+ Q 低=0-2680=-2680kJ，所以Q2=Q- Q1=-分）2680+ 1680= -820kJ（1每 1kg 蒸汽通过该装置所发生的熵变：S1=0-7.37=-7.37kJk-1 分）（1高温热源处的熵变：S2=1680/450=4.13kJk-1分）（1冷却水的熵变（冷却水用量不限，古假设温度为 273K，保持不变）为：S3=820/273=3. 0kJk-1总的熵变为S=S1+S2+S3 =-7.37+4.13+3.0=-0.24kJk-1（2分）根据熵增原理，总熵变应S0。但现在总熵变为负值，所以从理论上分析来看，该装置的设计是不合理的。