化工热力学试卷三套与答案

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1、一.选择题（每题2分，共10分）1.纯物质的第二virial系数B（A）A仅是温度的函数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2.7温度下的过冷纯液体的压力P（A。参考P—P®上的亚临界等温线。）A.>Px（7）B.

2、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）八仅适用于溶剂组分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°C加热至50°C,其等压平均热容为75.31.T/mol，则此过程的焓变为（1882.75）J/molo2.封闭体系中的lmol理想气体（已知C?）,按下列途径由/]、和K可逆地变化至乃，则，等温过程的Pp/A0o//-—RTIn—-,RTIn—-3.正丁烷的偏心因子o=0.1

3、93,临界压力为pe=3.797MPa,则在Tr=O.7时的蒸汽压为（0.2435）Ml）ao4.温度为T的热源与温度为T。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）偏摩尔性质（权,）溶液性质（.功关系式（M[XjMj）ln（ZA/）InfIn色InIn妒=^x,ln色Inigf/rtGElRT=^Xi7i2.有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积

4、的模型是R=Vl（l+av2），R=V2（l+fcrl）,其中比K为纯组分的摩尔体积，&△为常数，问所提出的模型是否有问题？（8分）解：由Gibbs-Duhem方程得，“,ei，b不可能是常数，故提出的模型有问题。3^写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。（5分）答：封闭系统的热力学第一定律：A[7=Q+W19稳流系统的热力学第一定律：AH+—+=2+4.分析作外功的绝热膨胀后温度降低的原因，并在T-S图中示意。（6分）5..写出稳流体系的墒平衡方程，并指出各项的含义。（5分）答：XS+J警+as产生

5、=o入出1四、试由饱和液体水的性质估算(a)100°C,2.5MPa和(b)100°C,20MPa下水的焓和熵，已知100°C下水的有关性质如下(15分)Ps=0.1()1325MPa,Hsl=419.04Jg"1,Ssl=1.3069JgV,Vs1=1.0435cm3g"1,=0.0008cm3g1K1解：体系有关状态点如图所示所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由P得5-Sv/«-J0.0008«0.0008(P-Px)或S=1.3069-0.0008(P-0.101325)ps又-V?/-T

6、-

7、=1.0435-373.15x0.0008=0.745cm3g1[dP)T[dT)p{dTJp得//-/r’-j0.745dP=0.745(P-Pv)或//=419.04+0.745(F-0.101325)ps当片2.5MPa时，5=1.305Jg1K1；420.83Jg"1；当芦20MPa时，穿1.291JgHK'1；7^433.86Jg1。五、由气体状态方程P(V_b)=RT(其中b是与温度无关的常数)，推导剩余焓和剩余熵的表迗式。(10分)Hrdpp#：=bp六、通过virial方程计算每克C0

8、2在310K和0.81MPa时的体积。已知C02的临界压力和临界温度分别为7.376MPa、304.2K，偏心因子为0.23。(10分)解：7；.=310/304.2=1.02Pr=0.81/7.376二0.108n499B0=0.083—=-03261.02'60172B'=0.139-上二^=-0.0193I.0242=l+(B°+6yB')(=0.965ZRT0.965x8.314x3100.81x44=70.66cm3七、甲烷由98.06kPa，300K压缩后冷却到6.667kPa，300K。若压

9、缩过程耗功1021.6kJ/kg，求（1）冷却器中需要移走的热量；（2）压缩冷却过程的损失功；（3）压缩冷却过程的理想功；（4）压缩冷却过程的热力学效率。环境温度为To=3OOk,已知：（15分）98.06kPa,300k时，H,=953.74kJ/kg,Si=7.0715kJ/kgDK1.667kPa,300k时，lh=886.76kJ/kg,S2=4.7198kJ/kgQK解：(1)Q=AH-Ws=866.7