1、本科生期末考試試卷統一格式（16開）： 20 20 學年第 學期期末考試試卷化工熱力學 （A或B卷 共 頁）（考試時間：20 年 月 日）學院 專業 班 年級 學號 姓名 題號一二三四五六七八九十成績得分一、 簡答題（共8題，共40分，每題5分）1. 寫出封閉系統和穩定流動系統的熱力學第一定律。答：封閉系統的熱力學第一定律： 穩流系統的熱力學第一定律：2. 寫出維里方程中維里系數B、C的物理意義，并寫出舍項維里方程的混合規則。答：第二維里系數B代表兩分子間的相互作用，第三維里系數C代表三分子間相互作用，B和C的數值都僅僅與溫度T有關；舍項維里方程的混合規則為：，3. 寫出混合物中i組元逸度和逸

2、度系數的定義式。答：逸度定義：（T恒定） 逸度系數的定義：4. 請寫出剩余性質及超額性質的定義及定義式。答：剩余性質：是指同溫同壓下的理想氣體與真實流體的摩爾廣度性質之差，即：；超額性質：是指真實混合物與同溫同壓和相同組成的理想混合物的摩爾廣度性質之差，即： 5. 為什么K值法可以用于烴類混合物的汽液平衡計算？答：烴類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達式中的，在壓力不高的情況下，Ponding因子近似為1，于是，汽液平衡表達式化簡為：。由該式可以看出，K值僅僅與溫度和壓力有關，而與組成無關，因此，可以永K值法計算烴類系統的汽液平衡。6. 汽相和液相均用逸度系數計算的困難是什

3、么？答：根據逸度系數的計算方程，需要選擇一個同時適用于汽相和液相的狀態方程，且計算精度相當。這種方程的形式復雜，參數較多，計算比較困難。二、 推導題（共2題，共15分，其中第一題8分，第二題7分）1. 請推導出汽液相平衡的關系式。（其中：液相用活度系數表示，以Lewis-Randell規則為基準；汽相用逸度系數表示。）答：根據相平衡準則，有；其中，等式左邊項可以根據逸度系數的定義式變形為：；等式的右邊項可以根據活度系數的定義式變形為：，而標準態取為同溫同壓下的純液體，于是有，帶入相平衡準則，得到：2. 從汽液相平衡的關系式出發，進行適當的假設和簡化，推導出拉烏爾定律。答：1) 壓力遠離臨界區和

4、近臨界區時，指數項。2) 若體系中各組元是同分異構體、順反異構體、光學異構體或碳數相近的同系物，那么，汽液兩相均可視為理想化合物，根據Lewis-Randall規則，有；同時，。3) 低壓下，汽相可視為理想氣體，于是有：，。綜上所述，汽液平衡體系若滿足1），2），3），則：，即為拉烏爾定律。三、 計算題（共4題，共45分，其中第一題15分，第二題15分，第三題5分，第四題10分）1. 求某氣體在473 K，30´105 Pa時，Hm=?已知：pVm=RT+10-5p，其中：p單位Pa，Vm單位m3·mol-1，Cpid = 7.0+1.0´ 10-3 T (J&#

5、183;mol-1·K-1)。設：該飽和液體在273 K時，Hm=0 (J·mol-1) 。其中安托尼常數A=20.7，B=2219.2，C=-31.13。（安托尼方程中壓力p：Pa，T：K，壓力用自然對數表示）（設z =1）273K, pis, l473K, 3MPa, g273K, pis, ig473K, 3MPa, ig答：首先涉及路徑，273 K飽和蒸汽壓下的氣體可近似視為理想氣體。 -2824 kJ·mol-1 kJ·mol-1Vm=RT/p+10-5 J·mol-1 kJ·mol-12. 有人提出用下列方程組來表示恒溫恒

6、壓下簡單二元體系的偏摩爾體積：其中：V1和V2是純組分的摩爾體積，a、b只是T、p的函數，試從熱力學角度分析這些方程是否合理？答：由于該方程涉及到偏摩爾性質和溫度壓力等參數，因此如果該方程合理，必須要滿足Gibbs-Duhem方程。首先，衡量等溫等壓下的Gibbs-Duhem是否滿足：即：。對二元體系，做衡等變形，得：由已知得：，。于是，有：，因此，該表達式不合理。模擬題三一、選擇題1、關于化工熱力學用途的下列說法中不正確的是（ ）A.可以判斷新工藝、新方法的可行性； B.優化工藝過程； C.預測反應的速率；D.通過熱力學模型，用易測得數據推算難測數據，用少量實驗數據推算大量有用數據；E.相平

7、衡數據是分離技術及分離設備開發、設計的理論基礎。2、純流體在一定溫度下，如壓力低于該溫度下的飽和蒸汽壓，則此物質的狀態為（ ）。A飽和蒸汽 B.飽和液體 C過冷液體 D.過熱蒸汽3、超臨界流體是下列（ ）條件下存在的物質。A.高于Tc和高于Pc B.臨界溫度和臨界壓力下 C.低于Tc和高于Pc D.高于Tc和低于Pc4、對單原子氣體和甲烷，其偏心因子，近似等于（ ）。A. 0 B. 1 C. 2 D. 35、關于化工熱力學研究特點的下列說法中不正確的是（ ）（A）研究體系為實際狀態。（B）解釋微觀本質及其產生某種現象的內部原因。（C）處理方法為以理想態為標準態加上校正。（D）獲取數據的方法為少

8、量實驗數據加半經驗模型。（E）應用領域是解決工廠中的能量利用和平衡問題。6、關于化工熱力學研究內容，下列說法中不正確的是（ ）A.判斷新工藝的可行性。 B.化工過程能量分析。 C.反應速率預測。 D.相平衡研究7、(1.5分)0.1Mpa ,400K的1kmol體積約為（ ） A 3326L B 332.6L C 3.326L D 33.268、下列氣體通用常數R的數值和單位，正確的是（ ） A B 1.987cal/kmol K C 82.05 D 8.3149、純物質 PV圖臨界等溫線在臨界點處的斜率和曲率都等于（ ）。A. -1 B. 0 C.1 D. 不能確定10、對理想氣體有（ ）。

9、 11、對單位質量，定組成的均相流體體系，在非流動條件下有（ ）。A dH = TdS + Vdp BdH = SdT + Vdp C dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp12、對1mol符合狀態方程的氣體，應是（ ）A.R/V； B.R ；C. -R/P ；D.R/T。13、當壓力趨于零時，1mol氣體的壓力與體積乘積（PV）趨于（ ）。A. 零 B 無限大 C. 某一常數 D. RT 14、不經冷凝，能否將氣體通過其他途徑變成液體？（ ）A.能 B.不可能 C.還缺條件15、對1molVan der Waals氣體，有（ ）。A. (S/V)T=R/(v-b)

10、 B. (S/V)T=-R/(v-b)C. (S/V)T=R/(v+b) D. (S/V)T=P/(b-v)16、純物質臨界點時，其對比溫度Tr（ ）。A= 0 B< 0 C> 0 D=1 17、當壓力趨于零時，1mol氣體的壓力與體積乘積（PV）趨于:a. 零 b. 無限大 c. 某一常數 d. RT 18、下列各式中，化學勢的定義式是 ( )19、關于偏摩爾性質，下面說法中不正確的是 ( )（A）純物質無偏摩爾量 。 （B）T，P一定，偏摩爾性質就一定。（C）偏摩爾性質是強度性質。（D）強度性質無偏摩爾量 。20、對無熱溶液，下列各式能成立的是（ ）。A. SE=0，VE=0

11、B. SE=0，AE=0 C. GE=0，AE=0 D. HE=0，GE= -TSE21、下列方程式中以正規溶液模型為基礎的是（ ）。A. NRTL方程 B. Wilson方程 C. Margules方程 D .Flory-Huggins方程22、戊醇和水形成的二元三相氣液液平衡狀態，其自由度F=（ ）。A. 0 B. 1 C. 2 D. 323、在一定的溫度和壓力下二組分體系汽液平衡的條件是（ ）。24、對液相是理想溶液，汽相是理想氣體體系，汽液平衡關系式可簡化為（ ）。A yi f = xi piS B. yi p =i xi piS C yi p = xi piS D. yi p = x

12、i piS 25、關于偏摩爾性質，下面說法中不正確的是 ( )A純物質無偏摩爾量 。 BT，P一定，偏摩爾性質就一定。C偏摩爾性質是強度性質。 D.偏摩爾吉氏函數等于化學勢。26.關于理想溶液，以下說法不正確的是（ ）。A.理想溶液一定符合Lewis-Randall規則和Henry規則。B.符合Lewis-Randall規則或Henry規則的溶液一定是理想溶液。C.理想溶液中各組分的活度系數均為1。D.理想溶液所有的超額性質均為0。27、等溫等壓下，在A和B組成的均相體系中，若A的偏摩爾體積隨A濃度的減小而減小，則B的偏摩爾體積將隨A濃度的減小而( ) A. 增加 B. 減小 C. 不變 D.

13、 不一定28、苯（1）和環己烷（2）在303K，0.1013Mpa下形成X1=0.9溶液。此條件下V1=89.96cm3/mol，V2=109.4cm3/mol，=89.99cm3/mol，=111.54cm3/mol，則超額體積VE=（ ）cm3/mol。A. 0.24 B.0 C. -0.24 D.0.5529、下列偏摩爾吉氏函數表達式中，錯誤的為（ ）。 B. 30、下列偏摩爾性質與溶液性質關系式中，正確的是n mol溶液性質，nM=（ ）。31、混合物中組分i的逸度的完整定義式是( )。A. B. C. D. 32、二元理想稀溶液，其溶質和溶劑分別遵守（ ）。 A. Henry規則和L

14、ewis-Randll規則. B. Lewis-Randll規則和Henry規則. C. 拉烏爾規則和Lewis-Randll規則. D. Lewis-Randll規則和拉烏爾規則.33、下列化學勢i和偏摩爾性質關系式正確的是（ ）Ai= i B. i= i C. i=i D. i= i 34、Wilson方程是工程設計中應用最廣泛的方程。以下說法不正確的是( )。A. 引入了局部組成的概念以及溫度對i的影響，因此精度高。 B.適用于極性以及締合體系。C.用二元體系的參數可以推算多元系。 D.適用于液液部分互溶體系。35.等溫汽液平衡數據如符合熱力學一致性，應滿足下列條件中（ ）。A. 足夠多

15、的實驗數據 B. 1 ln（1/2）dX10 C. （ln1）/ PT，X0 D. （ln1）/ TP，X 036、氣體經過穩流絕熱膨脹，對外作功，如忽略宏觀動能，位能變化，無摩擦損失，則此過程氣體焓值 。 A. 增加 B. 減少 C. 不變 D.不確定37、節流效應T-P圖上轉化曲線是表示 的軌跡。A. j=0 B. j<0 C. j>0 38、理想的Rankine循環工質是在汽輪機中作_膨脹A） 等溫 B) 等壓 C）等焓 D）等熵39、不可逆過程中孤立體系的（ ）A.總熵是增加的， 也是增加的 B.總熵是減少的， 也是減少的C.總熵是減少的， 但是增加的 D. 總熵是增加的，

16、但是減少的 40、卡諾制冷循環的制冷系數與( )有關。A. 制冷劑的性質 B. 制冷劑的工作溫度C. 制冷劑的循環速率 D. 壓縮機的功率41、Rankine循環是由鍋爐、過熱器、汽輪機、冷凝器和水泵組成。（ ）A） 正確 B) 錯誤42、蒸汽壓縮制冷中蒸發器置于高溫空間，冷凝器置于低溫空間。（ ）A） 正確 B) 錯誤43、穩態流動過程的理想功僅取決于體系的初態與終態及環境溫度T0，而與具體的變化途徑無關。（ ）A） 正確 B) 錯誤44、要對化工過程進行節能改進，就必須對理想功、損失功、熱力學效率進行計算和熱力學分析。（ ）A） 正確 B) 錯誤45、能量是由火用和火無兩部分組成。（ ）A

17、） 正確 B) 錯誤46、關于制冷原理，以下說法不正確的是（ ）。A. 任何氣體,經等熵膨脹后,溫度都會下降 。B. 只有當，經節流膨脹后，氣體溫度才會降低。C. 在相同初態下，等熵膨脹溫度降比節流膨脹溫度降大。D. 任何氣體,經節流膨脹后,溫度都會下降。47、作為朗肯循環改進的回熱循環是從汽輪機（即蒸汽透平機）中抽出部分蒸汽（ ）。A鍋爐加熱鍋爐進水 B回熱加熱器加熱鍋爐進水C. 冷凝器加熱冷凝水 D.過熱器再加熱48、一封閉體系經過一變化，體系從25恒溫水浴吸收熱量8000KJ，體系熵增25KJ/K，則此過程是（ ）。 A. 可逆的 B.不可逆的 C. 不可能的49、關于制冷循環，下列說法

18、不正確的是（ ）。(A)冬天，空調的室外機是蒸發器。 (B)夏天，空調的室內機是蒸發器。(C)冰箱里冷凍魚肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的熱提供的 。 (D)冰箱里冷凍魚肉所需的制冷量是由蒸發器吸收的熱提供的。50、對于蒸汽動力循環要提高熱效率，可采取一系列措施，以下說法不正確的是（ ）。 (A)同一Rankine循環動力裝置，可提高蒸氣過熱溫度和蒸汽壓力(B)同一Rankine循環動力裝置，可提高乏氣壓力。(C) 對Rankine循環進行改進，采用再熱循環。(D)對Rankine循環進行改進，采用回熱循環。51、體系經不可逆循環又回到初態，則熱溫熵的循環積分（ ）。 A <0 = C &

19、gt;0 52、同一熱機在夏天的熱機效率比在冬天的熱機效率（ ）。 A. 相同 B.低 C.高 D.不一定53、對膨脹作功過程，等熵效率的定義是不可逆絕熱過程的作功量與可逆絕熱過程的作功量之比。（ ）A） 正確 B) 錯誤54、提高汽輪機的進汽溫度和進汽壓力可以提高蒸汽動力循環效率。（ ）A） 正確 B) 錯誤55、氣體從高壓向低壓作絕熱膨脹時，膨脹后氣體的壓力溫度必然降低。（ ）A） 正確 B) 錯誤二、填空題1、(2分)在PT圖上純物質三種聚集態互相共存處稱 。2、(2分)常用的 8個熱力學變量 P、V、T、S、h、U、A、G可求出一階偏導數336個，其中獨立的偏導數共112個，但只有6個

20、可通過實驗直接測定，因此需要用 將不易測定的狀態性質偏導數與可測狀態性質偏導數聯系起來。3、(2分)純物質 P-V圖臨界等溫線在臨界點處的斜率 _， 曲率為 _。4、(2分)麥克斯韋關系式的主要作用是 。5、(2分)描述流體PVT關系的立方型狀態方程是 _三次方的物態方程。6、(2分)剩余性質的定義是 =_。7、(2分)理想溶液的過量性質ME等于 。8、(6分)由于鄰二甲苯與對二甲苯、間二甲苯的結構、性質相近，因此它們混合時會形成_溶液，它們的H=_，V=_。9、(2分)二元混合物容積表達式為V=X1V1+X2V2+X1X2，如選同溫同壓下符合Lewis-Randll規則的標準態就有 V= 。

21、10、(4分)等溫等壓下二元溶液組分的活度系數與組成之間關系，按Gibbs-Duhem方程 X1dln1+_ = _ 。11、(2分)溶液中組分i的活度系數的定義是 i =_。12、(2分)對封閉體系，單位質量能量平衡方程式是_,對穩定流動體系單位質量能量的平衡方程式是_.13、(2分)孤立體系的熵增表達式是_14、(2分)一定狀態下體系的火用指體系由該狀態達到與 時，此過程理想功。15、(2分)穩流體系熵方程中熵產生是體系內部 所引起的。16、(2分)純物質T-S圖兩相區水平線段（結線）長度表示 大小。17、(2分)能量平衡時以熱力學 為基礎，有效能平衡時以熱力學 為基礎。三、判斷題1、(1

22、分)一定壓力下，純物質的泡點溫度和露點溫度是相同的，且等于沸點。( )2、(1分)在TS圖上, 空氣和水蒸氣一樣,在兩相區內,等壓線和等溫線是重合的。 ( ) 3、(1分)由于鄰二甲苯與對二甲苯、間二甲苯的結構、性質相近，因此它們混合時會形成理想溶液。( )4、(1分)二元共沸物的自由度為2。( )5、(1分)理想溶液各組分的活度系數和活度為1。( )6、(1分)逸度也是一種熱力學性質, 溶液中組分i的分逸度與溶液逸度的關系為（ ）7、(2分)冬天，使室溫由10升至20，空調比電加熱器更省電。 ( )8、(2分)對不可逆絕熱循環過程，由于其不可逆性，孤立體系的總熵變大于0。 ( )9、(2分)

23、理想功Wid是指體系的狀態變化是在一定的環境條件下按以完全可逆過程進行時，理論上可能產生的最大功或者必須消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同時也是的負值。( )10、(2分)損失功與孤立體系的總熵變有關，總熵變越大，損失功越大，因此應該盡量減少體系的不可逆性。( )11、(2分)理想功Wid是指體系的狀態變化是在一定的環境條件下按以完全可逆過程進行時，理論上可能產生的最大功或者必須消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同時也是的負值。( )四、名詞解釋1、(5分)偏離函數2、(5分)偏心因子3、(5分)廣度性質4、(5分)R-K方程(Redlich-Kwong 方程)5、(5分)偏摩爾性質6、

24、(5分)超額性質7、(5分)理想溶液8、(5分)活度五、簡答題1、(8分)簡述偏離函數的定義和作用。2、(8分)甲烷、乙烷具有較高的燃燒值，己烷的臨界壓力較低，易于液化，但液化石油氣的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。試用下表分析液化氣成分選擇的依據。物質臨界溫度臨界壓力正常沸點燃燒值Tc，Pc，atmTB，kJ/g甲烷-82.6245.36-161.4555.6乙烷32.1848.08-88.6552.0丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.937.43-0.549.6正戊烷196.4633.3236.0549.1正己烷234.429.806

25、8.7548.43、(6分)工程上常見的汽液平衡問題有哪些類型？4、(6分)相平衡的熱力學一致性檢驗5、(6分)卡諾定理的主要內容是是么？6、(6分)如何利用熱力學第一定律測量濕蒸汽的干度？7、(6分)什么是理想功、損失功？六、圖示或計算題1、(20分)在T-S圖上畫出下列各過程所經歷的途徑（注明起點和箭頭方向），并說明過程特點：如G=0 （1）飽和液體節流膨脹； （2）飽和蒸汽可逆絕熱膨脹； （3）從臨界點開始的等溫壓縮； （4）過熱蒸汽經冷卻冷凝為過冷液體（壓力變化可忽略）。2、(15分)25，0.1MPa下，組分1和2形成二元溶液，其溶液的摩爾焓為H =600180X1 20X13 (J

26、 /mol) . 式中X1 為組分1的摩爾分數, 標 準 態 按Lewis-Randall定 則計算，求（15分）3、(15分)已知某含組分 1 和 2的二元溶液，可用 ln1=AX22 , ln2=A X12 關聯，A可視為常數， 60 下達汽液平衡時能形成共沸物，現測得60下 1 = 14.7, P1S = 0.0174MPa, P2S = 0.0667MPa，設汽相可視為理想氣體。試求：（1）GE表達式；（2）A值；（3）60ºC下恒沸點組成和平衡蒸汽壓。4、(15分)某動力循環的蒸汽透平機，進入透平的過熱蒸汽為2.0MPa，400，排出的氣體為0.035MPa飽和蒸汽，若要求

27、透平機產生3000kW功率，問每小時通過透平機的蒸汽流量是多少？其熱力學效率是等熵膨脹效率的多少？假設透平機的熱損失相當于軸功的5%。5、(15分)試比較如下幾種水蒸汽，水和冰的有效能大小。設環境溫度為298K。 0.15MPa，160，過熱蒸汽； 0.3MPa， 160，過熱蒸汽； 0.07MPa，100，過冷蒸汽； 100，飽和蒸汽； 0.1MPa，100，飽和水；0.1MPa，0，冰。模擬題三一、選擇題1、(1.5分)C2、(1.5分)D3、(1.5分)A4、(1.5分)A5、(1.5分)B6、(1.5分)C7、(1.5分)D8、(1.5分)A9、(1.5分)B10、(1.5分)C11、

28、(1.5分)A12、(1.5分)C13、(1.5分)D14、(1.5分)A15、(1.5分)A16、(1.5分)D17、(1.5分)18、(1分)A19、(1分)B20、(1分)D21、(1分)C22、(1分)B23、(1分)A24、(1分)D25、(1分)B26、(1分)B27、(1分)A28、(1分)A29、(1分)D30、(1分)D31、 (1分)A32、(1分)A33、(1分)C34、 (1分)D35、B36、(1.5分)B37、(1.5分)A38、(1.5分)D39、(1.5分)D40、(1.5分)B41、(1.5分)A42、(1.5分)B43、(1.5分)A44、(1.5分)A45

29、、(1.5分)A46、(1.5分)D47、(1.5分)B48、(1.5分)C49、(1.5分)C50、(1.5分)B51、(1.5分)A52、(1.5分)B53、(1.5分)A54、(1.5分)A55、(1.5分)A二、填空題(共6小題，12分)1、(2分)三相點2、(2分)Maxwell關系式3、(2分)0,04、(2分)將不易測定的狀態性質偏導數與可測狀態性質偏導數聯系起來.5、(2分)體積6、(2分)M-M '(T,P一定)7、(2分)08、(6分)理想溶液，0，09、(2分)V =X1X210、(4分) X2 d2 , =011、(2分)ai/Xi12、(2分)UQW H1/2

30、U2+gz=Q+Ws 或HEkEpQWs13、(2分)ds014、(2分)環境基態完全平衡15、(2分)不可逆性16、(2分)汽化熵17、(2分)第一定律；第二定律三、判斷題1、(1分)2、(1分)×3、(1分)4、(1分)×5、(1分)×6、(1分)×7、(2分)8、(2分)×9、(2分)×10、(2分)11、(2分)×四、名詞解釋1、(5分) 指氣體真實狀態下的熱力學性質M與同一T，P下當氣體處于理想狀態下熱力學性質M* 之間的差額。2、(5分) 表示分子與簡單的球形流體（氬，氪、氙）分子在形狀和極性方面的偏心度。3、(

31、5分)無4、(5分)無5、(5分)偏摩爾性質 在T、P和其它組分量nj均不變情況下，向無限多的溶液中加入1mol的組分i所引起的一系列熱力學性質的變化。6、(5分)超額性質的定義是 ME = M -Mid，表示相同溫度、壓力和組成下，真實溶液與理想溶液性質的偏差。ME 與ME意義相同。其中GE是一種重要的超額性質，它與活度系數相關。7、(5分)理想溶液有二種模型（標準態）：iid= Xi fi （LR） 和iid= Xi ki（HL）有三個特點：同分子間作用力與不同分子間作用力相等，混合過程的焓變化，內能變化和體積變化為零，熵變大于零，自由焓變化小于零。8、(5分)無五、簡答題1、(8分)偏離

32、函數定義， 指氣體真實狀態下的熱力學性質M與同一T，P下當氣體處于理想狀態下熱力學性質M* 之間的差額。如果求得同一T，P下MR ，則可由理想氣體的M* 計算真實氣體的M 或M。2、(8分)（1）雖然甲烷具有較高的燃燒值，但在它的臨界溫度遠低于常溫，而乙烷的臨界溫度也低于夏天的最高溫度，也就是說，即使壓力再高，也不能使它們液化。（2）盡管己烷的臨界壓力較低，但它的正常沸點遠高于常溫，即在常溫它不易氣化，不利于燃燒。3、(6分)無4、(6分)用熱力學的普遍原理來檢驗實驗數據的可靠性。檢驗的基本公式是Gibbs-Duhem方程。該方程確立了混合物中所有組分的逸度（或活度系數）之間的相互關系。常用的方法是面積檢驗