天津大学化工热力学试卷二

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1、20～20学年第学期期末考试试卷学院化工学院专业化学工程与工艺班一、判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式（2分×5＝10分）1．熵增原理的表达式为：（）2．二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数（）3．RK方程中，常数的混合规则分别为（）4．无论以Henry定律为基准，还是以Lewis-Randall规则为基准定义活度，活度和逸度的值不变。（）5．烃类物系汽液平衡计算可以使用K值法。（）二、简答题（5分×7＝35分）1．写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式，并对流体流经泵和流经换热器的系统进行适当的简化。2．写出水在一定

2、温度下的饱和蒸气压的获得方法。3．有人提出用下列方程组来表示恒温、恒压下简单二元体系的偏摩尔体积式中：V1和V2是纯组分的摩尔体积，、只是T、P的函数。试从热力学的角度分析这些方程是否合理4．写出局部组成的概念，并说明Wilson方程和NRTL方程的适用条件。5．请写出中低压下汽液相平衡的关系式。（其中：液相用活度系数表示，以Lewis-Randall规则为基准；汽相用逸度系数表示）。6．说明基团贡献法的出发点、优点及局限性7．简述估算沸点下蒸发焓的方法三、计算题（共55分）1．（1）已知某饱和液体在273K时，Hm=0,Sm=0，饱

3、和蒸气压为1.27×105Pa，若求478K，68.9×105Pa时该物质蒸汽的Hm和Sm，请设计出计算路径，并画出图。（2）请写出各步骤的焓和熵的计算公式。已知：该物质的饱和蒸气压方程为：，状态方程为:,理想气体热容为：，式中各物理量均为国际单位制标准单位，A、B、C、D、E为常数。2．某二元溶液，Lewis-Randall规则标准态的超额Gibbs自由能可由下式给出：式中：为常数，两纯组元逸度分别为和，单位为Pa,,T ：K,求：（1）以Lewis-Randall规则为标准态的活度系数与的表达式。（2）以Henry定律为标准态的活

4、度系数与的表达式。3．低压下丙酮（1）—乙腈（2）二元体系的汽液平衡中，汽液两相假定均可视为理想体系，查得丙酮、乙腈的饱和蒸气压方程如下：的单位为KPa，T的单位为K。试求：（1）当p为85KPa,t为55°C，该体系的汽液平衡组成y1,x1（2）溶液中总组成为z1=0.8，当p为85KPa,t为55°C，该体系的液相分率以及汽液相组成y1,x1（3）当t为55°C，汽相组成y1=0.5时相平衡压力与液相组成x1（4）当t为55°C，液相组成x1=0.35时的相平衡压力与汽相组成y14．某蒸汽压缩制冷装置，采用氨作制冷剂，制冷能力为1

5、05kJ/h，蒸发温度为－15℃，冷凝温度为30℃，设压缩机作可逆绝热压缩，试求：（1）压缩单位制冷剂所消耗的功。（2）制冷剂每小时的循环量。（3）该制冷装置所提供的单位制冷量。（4）循环的制冷系数。5．写出已知压力（p）和液相组成（），求泡点温度（T）及与之相平衡的汽相组成（）的计算过程（可以写计算框图，也可以叙述计算过程）。答案：判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式（3分×5＝15分）1．熵增原理的表达式为：（×）熵增原理的表达式应该为：或者写为：，（其中等号在可逆条件下成立）2．二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数（

6、√）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，常数的混合规则分别为（×）习惯上，用于RK方程中常数的混合规则分别为4．无论以Henry定律为基准，还是以Lewis-Randall规则为基准定义活度，活度和逸度的值不变。（×）以Henry定律为基准和以Lewis-Randall规则为基准定义的活度选用的逸度标准态不同，因此相应的活度和活度系数值会发生相应的变化，但是逸度值不

7、变。5．烃类物系汽液平衡计算可以使用K值法。（）烃类物系可以近似为理想混合物，因此其相平衡常数，式中的变量均只为温度T、压力p的函数，与汽相组成和液相组成均无关，可以使用P－T－K图进行计算，简称K值法。二、简答题（5分×5＝25分）1．写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式，并对流体流经泵和流经换热器的系统进行适当的简化。答：稳定流动系统的热力学第一定律表达式为：(1)流体流经换热器传质设备Ws=0；另外，考虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势能项可以忽略，即，；因此，稳流系统热力学第一定律可化简为：(2)流体流经泵

8、、压缩机、透平等设备在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焓变相比较，可以忽略，即，；即：若这些设备可视为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进一步可化简为：1．写出水在一定温度下的饱和蒸气压的获得方法