化工热力学题库.docx

《化工热力学题库.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工热力学题库.docx（43页珍藏版）》请在第壹文秘上搜索。

1、填空期1 .纯物质PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于C.数学上可以表示为C和()答案:o.(av)r.tjj3分2 .T温度下的过冷纯液体的压力PCPg.=)2分答案：3 .物质的对比接气压的对数和肯定温度有近似O关系2分答案：线性4 .对比态原理认为，在()的对比状态3全部的物质表现出O的性质答案：相同相同2分5 .化学位可表示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质.(KI)2分6 .因为液体的GE(或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上匕与压力无关。(tft)2分7 .对于志向溶液,1.cwiS-RandaI1.规则和Henry规则是等价的.(对)2分8 .低压下某二元

2、液体混合物的的摩尔培的表达式为“=q+%和H2=2+Af.则仇和的关系是O(b=b)2分9 .气相与液相均用逸度系数计并的困难C(需选状态方程计精度相当，但计算困难形式困难)2分10 .指出下列物系的自由度数目(1)水的三相点O.(2)液体水与正丁的处于汽液液平衡O(3)乙醉与水的二元气液平衡状态O（0；1：2）I1.反应体系相率表达式为C,独立反应数可以通过O和O两种方法确定.答案：=N-K-S+2-%；R的确定：C的确定2分12 .剜余性质是指在相同的温度和压力下热力学性质之差.超额性质是指热力学性质之差（复实气体与走向气体：JX:溶液与志向溶液）2分13 .有人提出了肯定品度下二元液体混

3、合物的偕摩尔体积的模型是耳=V1（1.+）.=V2（+）,其中必也为纯组分的摩尔体积，。，b为常数.问所提出的模型是否有问题？O:若模型改为区=匕（1+心力,=%。+/城），状况又如何？）答案：由GibbS-Duhem方程得，a=生b.a,b不行版是常数.故方出的梅有问题_XM山GibbaDUhem方科得.a=b.故G出的模型行肯定的合理性.4分名词说明1. （2分）十度（品质）热力学中千度的定义如下：汽液共存物中，汽和的质收分数或摩尔分数2. （2分）偏心因子w=-1.og（pr）r17-1.0反应物质分子形态与物质极性大小的破度。3. （2分）中压下相平衡刊据等温等J长下封闭体系达到相平衡

4、的判据（dG）r30或对于多项与多组分,各组分化学位或逸度相等.计算题1.（10分）已知50C时测得某已蒸汽的质。体枳为100oC*/&求单位就崎的H.S,G函数各是多少？Soc水的饱和汽、液相性质性质M饱和液相M.饱和汽和M,Vc11,.g,1.012112032U/J.屋209.322443.5HJ.g209.332382.7S/J.g.K0.70388.0763V=Vex+V1.(1.-)X=(V-Vi)/(V1-V1I=100O-1.0121/(12032-1,0121)=0.08033分IHIc4H(1x)=209.33*0.91697*2592.2*0.08303407.i8Jg2

5、分S=S+S(1.-x)=0.7038*0.91697+8.0763*0.08303=1.3159Jg.K2分G=H-TS=-107.18-323.15*1.3159=-18.053Jg3分2.（10分）某二元混合物的逸度为In的表达式：G/RT的去达式1.nmjinni=J1.加1.,Mj11n=f=A+8xI-C.试以1.ewis-Randa1.1.规则作为标准态,确定(DInJ和In匕O乩A+严fP)=A+5-(2苟-；)C1分cn1.典山)=4+笛I分cn,另In/=1.im(1.nf)=A+B-CXIfI=In4一InA=x；C2分于是有:GtKI&Ina+,1.ny2=x1.(x；

6、)C+x,(.v12c)=x,x2CIn=Iim(in/)=AI分再由活度系数定义,得、=In4-h=(.v,-2.v,+1.)C=C2分3. (15分)高压水蒸气作为动力源.可驱动透平机做功.753K.1.520YPa的过热蒸汽进入透平机，在推动透平机做功的同时,每kg蒸汽向环境放热7.IkJ.环境温度293K.小干过程不行逆实际怆出的功等于可逆绝热膨胀时轴功的85%。做功后，排出的气为71kPa,求此过程的走向功、损耗功、热力学效率。IWr由附录杳得T1.=753K,p1.=1.520kPa时的过热蒸汽熔和脩值为：h1.=34267KJkg,s1.=7.5182KJkgK蒸汽在透平机中做绝

7、热不行逆膨胀后，燃值不变，s2=7.5182KJ/kg/K,出水蒸气去查得p2=71kPa时的h21=2663.1KJAg,由此得到可绝热动，Q=O,则WR=H=m(h21-h1.=1.*(2663.1-3426.7)=-763.6kJ而透平机,实上既不绝热也不行逆，2分实际输出的轴功为：WS=O.85IR=O.85*763.6=-649.IKJ2分由热力学第肯定律：H=Q+Ws=-7.1-649.1=-656.2KJ可得实际膨版做功后的终态均值：h2=h1.+1.1.=3426.7656.2/1=2770.5KJ/kg2分It1.h2及p2查水蒸气的HS图得实际膨胀后的熠.s2=77735K

8、J/kg/K,闪此蒸汽的实际终态为:p2=0.0071Ph,h2=2770.5KJk,s2=7.7735KJ/kg/K过程的虢产生:Sg-m(s2s1.)-Sf=(7.77357.5182)-(-7.1/293)0.25530.0242=0.2795kJK2分志向功：Wid-1.1.TOS-656.2293*0.2553-731.OKj2分过程损耗功:I1.=T0Sg=293).2795=81.9Kj2分或者I1.=WS-Wid=-649.I-731.0)=81.9Kj过程热力学效率：6a=ISIii=649.1/731.0*100=88.82分本题旨在考察热一律和志向功和损耗功和热力学效率的

9、计算，所以公式较重要，算错可的情扣分，且查表所得数据应在双目中给出.4. 求泡点甜度（D及与之平衡的相平衡组成Cy,y2yj.y,）的计算过程（可叙述计算过程，也可写计算框图）答案；解：详细计算步骤为：rr1.假设T：因为仇与y,有关,第一次试算时,先令全部一分的仇与:1分2 .用Antoine方程计匏P；：选择适当的EOS计经：选择活度系数方程计算为：1分3 .用式（5-18）计算全部的y”进而计算Zy：1分4 .若是第一次迭代，则归一化计算全部的y,.并以此伯，i殳定温度I,已知压力P共同计算&：若不玷第一次迭代,跳到（6）：2分5 .将最新的,p,松，力和已知压力P和代入式（578）,计

10、算全部的y,进而计用2工：6 .比较最近两次Zy计舞的是否相等，假如不相等，则归一化全部it算得到的y”并以此tfi，设定温度T和己知压力P共同计算J,返回（5）:较如相等，进入：2分7 .考察Zy是否等于1?若EEH1，则重新给定温度Ttft,返回：若ZE=I,则计算结束,最新给定温度就是相平衡温度T,最终一次归一化的即为气相组成：若Z.y；i，重新设定温度时，应有所降低，相反，.v,-时，应提岛易度.2分5（14分）求乙醇-甲茶混合物系统在T=318K,p=24.4KPa达到平衡时（1）液相各组分活度系数：（2）液相的AG和G,（3）估计T=333K,、1=0.3000时的6；值：（41由

11、以上数据能计算出T=333K,x1.=O.3000时的液相活度系数吗，为什么,=03894分R7rN3（1）不能得到活度系数，GFy组成的关系不知道2分（5）由于G-O,故为正偏差溶液6.(5分)已知40C和7.09MPa下.二元混合物的In，=1.96-0.235x(6MPa).求(aX1.=O.2时的力/：(b)Jij?解-闺J驷SJ(1.%”处明I.%-。=I分IXJ1.M3A血f1.=ensx1.=1.12WAjI分同样得亢=e,*x2=5.68MPa1分(b)1.n=1.n.1.=1.96-0.235=1.725.所以工=J侬1分同样得In4=1.96.所以人=1%1分E（2分）在P

12、T图上纯物质三种聚案套相互共存处林三.2、（2分）纯物质P-V图临界等温线在I临界点处的斜率-0.曲率为_0.3.（4分）指出下列物系的自用度数目.（D水的三相点&（2）液体水与水蒸汽处于汽液平衡状态_J_，（3）甲醉和水的二元汽液平衡状态2.0）戊的和水的二元汽-液-液三相平衡状态1。4、（2分）组成为M=O.2,M=O.8,温度为300K的二元液体的泡点纲成M的为（已知液相的G?=75m1h2/（W1+W,）./=1866.P：=3733PQ.3345、（2分）肯定状态卜体系的火H整体系由该状态达到与环墟甚态完乱平衡时,此过程志向功。6、（2分）二元混合物容枳表达式为V=X1.VJ+XWH

13、aXiXz如选同温同压下符合1.ewis-Rand1.1.规则的标准态就有2V=V=a?“7、（2分）能,平衡时以热力学笫计定律为法础，有效能平衡时以热力学其次定律为法础,8、4分）丙胴（D-甲静（2）二元体系在98.66KPa时,恒沸组成x=,=0.796,恒沸温度为327.6K.已知此温度下的斤=95.39,中=65.06kPa则Van1.aar方程常数是GE=/1.2=0.587,Az1.=0.717.（已知Van1.aar方程为火丁2x+2iv2）9、（4分）等温等压下二元溶液组分的活度系数与组成之间关系,按Gibbs-Duhem方程Xdnv】+XZdIn必=O10.（6分）由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲笨的结构、性质相近,因此它们混合时会形成志向溶液溶液，它们的AH=O,V=O,二.推断SS1、（2分）肯定压力下，纯物质的泡点温度和露点图度是相问的，且等于沸点.（V）2、（2分）二元共沸物的自由度为2。（X）n=21.n3、（2分）逸度也是一种热力学性侦，溶液中组分i的分逸哎与溶液速度的关系为，）4、（2分）出于邻二甲装与对二印茶、间二甲米的结构、性筋相近,因此它们混合时会形成志向溶液.（V）