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化工热力学习题集锦

化工热力学习题集锦

第一章 绪论 选择题( 小题, 一、选择题(共3小题,3分) 1、(1分)关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是( A.可以判断新工艺、新方法的可行性。 B.优化工艺过程。 C.预测反应的速率。 D.通过热力学模型,用易测得数据推算难测数据;用少量实验数据推算大量有用数据。 E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。 2、(1分)关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是( (A)研究体系为实际状态。 (B)解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 (C)处理方法为以理想态为标准态加上校正。 (D)获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 (E)应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。 3、(1分)关于化工热力学研究内容,下列说法中不正确的是( A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 ) D.相平衡研究 ) )

参 考 答 案
一、选择题(共3小题,3分) 选择题( 小题, 1、(1分)C 2、(1分)B 3、(1分)C 第二章 流体的 PVT 关系 选择题( 17小题 17分 小题, 一、选择题(共17小题,17分) 1、(1分)纯流体在一定温度下,如压力低于该温度下的饱和蒸汽压,则此物质的状态为( A.饱和蒸汽 C.过冷液体 2、(1分)超临界流体是下列 A.高于Tc和高于Pc C.低于Tc和高于Pc B.饱和液体 D.过热蒸汽 条件下存在的物质。 B.临界温度和临界压力下 D.高于Tc和低于Pc 。 ) 。

3、(1分)对单原子气体和甲烷,其偏心因子ω,近似等于 A. 0 C. 2 B. 1 D. 3 4、(1分)0.1Mpa ,400K的 N 2 1kmol体积约为__________ A 3326L B 332.6L C 3.326L

D 33.26 m

3

5、(1分)下列气体通用常数R的数值和单位,正确的是__________ A

8.314 × 10 3 Pa ? m 3 / kmol ? K
3

B 1.987cal/kmol K D 8.314 J / kmol ? K

C 82.05 cm ? atm / K

条件下存在的物质。 6、(1分)超临界流体是下列 A 高于TC 和高于PC B.高于TC 和低于PC C.低于TC 和高于PC D.TC 和PC 7、(1分)理想气体从同一初态V1作等温可逆膨胀或绝热可逆膨胀到达相同的终态压力,则等温可逆膨胀后体积V2与绝热 可逆膨胀后体积V’2相比 。 ’ A. V2 > V 2 B. V2 = V’2

C. V2 < V’2 D.不确定 1 8、(1分)纯物质 PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 __________。 。 9、(1分) 当压力趋于零时,1mol气体的压力与体积乘积(PV)趋于: A. 零 B 无限大 C. 某一常数 D. RT 10、(1分)0.1Mpa,400K的N21kmol体积为 。 A. 3326L B. 332.6L C. 3.326L D. 33.26m3 11、(1分)不经冷凝,能否将气体通过其他途径变成液体? A.能 B.不可能 C.还缺条件 12、(1分)混合气体的第二维里系数 A . 仅为T的系数 B. T和P的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数 13、(1分) Pitzer提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是 , 0 1 式中B ,B 可由Tr计算出。 C. BPc/RTc=B0+B1ω D. B=B0ω+B1 A. B=B0B1ω B. B=B0+B1ω 14、(1分)Pitzer提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是 , 0 1 式中B ,B 可由Tr计算出。 C. BPc/RT=B0+B1ω D. B=B0ω+B1 A. B=B0B1ω B. B=B0+B1ω 15、(1分)纯物质临界点时,其对比温度Tr( A =0 B.< 0 C.> 0 ) 。 D.=1

16、(1分)当压力趋于零时,1mol气体的压力与体积乘积(PV)趋于: a. 零 b. 无限大 c. 某一常数 d. RT 17、(1分)混合气体的第二维里系数 A . 仅为T的系数 B. T和P的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数 填空题( 小题, 二、填空题(共6小题,7分) 1、(1分)在PT图上纯物质三种聚集态互相共存处称 。 2、(2分)纯物质 P-V图临界等温线在临界点处的斜率 __________, 曲率为 __________。 3、(1分)纯物质 PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 __________。 等性质。 4、(1分)用状态方程EOS可以计算压缩因子z 、 5、(1分)描述流体PVT关系的立方型状态方程是 __________三次方的物态方程。 6、(1分)剩余性质的定义是 ?M ' =________________________。 三、判断题(共2小题,2分) 判断题( 小题, 1、(1分)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。( ) 2、(1分)在T-S图上, 空气和水蒸气一样,在两相区内,等压线和等温线是重合的。 ( 名词解释( 小题, 四、名词解释(共2小题,8分) 1、(5分)偏心因子 2、(3分)R-K方程(Redlich-Kwong 方程) 简答题( 小题, 五、简答题(共2小题,9分) 1、(5分)简述纯物质体系P-T图上特征点、线和区的含义。 2、(4分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值,己烷的临界压力较低,易于液化,但液化石油气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。试用下表分析液化气成分选择的依据。(4分)
物质 临界温度 临界压力 正常沸点 燃烧值 Tc,℃ 甲烷 乙烷 丙烷 -82.62 32.18 96.59 Pc,atm 45.36 48.08 41.98 37.43 TB,℃ -161.45 -88.65 -42.15 -0.5 kJ/g 55.6 52.0 50.5 49.6

)

1

正丁烷 151.9

正戊烷 196.46 正己烷 234.4

33.32 29.80

36.05 68.75

49.1 48.4

参 考 答 案
一、选择题(共17小题,17分) 选择题( 17小题,17分 小题 1、(1分)D2、(1分)A3、(1分)A4、(1分)D5、(1分)A6、(1分)A7、(1分)A8、(1分)零9、(1分)D10、(1分)D11、(1分)A12、 (1分)C13、(1分)C14、(1分)C15、(1分)D16、(1分)d17、(1分)C 填空题( 小题, 二、填空题(共6小题,7分) 1、(1分)三相点 2、(2分)0,0 3、(1分)零 4、(1分)逸度系数、剩余性质 5、(1分)体积 6、(1分)M-M '(T,P一定) 判断题( 小题, 三、判断题(共2小题,2分) 1、(1分)√ 2、(1分)× 名词解释( 小题, 四、名词解释(共2小题,8分) 1、(5分)
s ω = ? lg( Pr )Tr =0.7 ? 1.000

表示分子与简单的球形流体(氩,氪、氙)分子在形状和极性方面的偏心度。

2、(3分)无

五、简答题(共2小题,9分) 简答题( 小题, 1、(5分)无 2、(4分)(1)虽然甲烷具有较高的燃烧值,但在它的临界温度远低于常温,而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度, ) 也就是说,即使压力再高,也不能使它们液化。 (2)尽管己烷的临界压力较低,但它的正常沸点远高于常温,即在常温它不易气化,不利于燃烧。 第三章 流体的热力学性质 选择题( 小题, 一、选择题(共7小题,7分) 1、(1分)对理想气体有( ) 。
B.( ?H / ?P ) T > 0 D.(?H / ?T ) P = 0

A.(?H / ?P)T < 0
C .( ?H / ?P ) T = 0

2、(1分)对单位质量,定组成的均相流体体系,在非流动条件下有( A. dH = TdS + Vdp C. dH = -SdT + Vdp B.dH = SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp 应是(

) 。

?S ( ) P = RT /(V ? b ) 状态方程的气体, ?P T 3、(1分)对1mol符合



A.R/V; B.R ;C. -R/P ;D.R/T。 4、(1分)对1molVan der Waals气体,有 。 A. (?S/?V)T=R/(v-b) B. (?S/?V)T=-R/(v-b) C. (?S/?V)T=R/(v+b) D. (?S/?V)T=P/(b-v) 5、(1分)对理想气体有

A. (?H/?P)T<0
6、(1分)对理想气体有(
A.( ?H / ?P )T < 0 C .( ?H / ?P ) T = 0

B. (?H/?P)T>0
) 。

C. (?H/?P)T=0

B.( ?H / ?P ) T > 0 D.(?H / ?T ) P = 0

7、(1分)对1mol理想气体

(?S

?V

)T

等于__________

R V V A B C D 填空题( 小题, 二、填空题(共3小题,3分) 1、(1分)常用的 8个热力学变量 P、V、T、S、h、U、A、G可求出一阶偏导数336个,其中独立的偏导数共112个,但只 有6个可通过实验直接测定,因此需要用 将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来。 2、(1分)麦克斯韦关系式的主要作用是 。 3、(1分)纯物质T-S图的拱形曲线下部称 区。 名词解释( 小题, 三、名词解释(共2小题,8分) 1、(5分)剩余性质: 2、(3分)广度性质 简答题( 小题, 四、简答题(共1小题,5分) 1、(5分)简述剩余性质的定义和作用。 (5分) 计算题( 小题,12分 五、计算题(共1小题,12分) 1、(12分)(12分)在T-S图上画出下列各过程所经历的途径(注明起点和箭头方向) ,并说明过程特点:如?G=0 (1)饱和液体节流膨胀; (3分) (2)饱和蒸汽可逆绝热膨胀; (3分) (3)从临界点开始的等温压缩; (3分) (4)过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体(压力变化可忽略)(3分) 。

?R

R

p R

?p

参 考 答 案
一、选择题(共7小题,7分) 选择题( 小题, 1、(1分)C2、(1分)A3、(1分)C4、(1分)A5、(1分)C6、(1分)C7、(1分)B 填空题( 小题, 二、填空题(共3小题,3分) 1、(1分)Maxwell关系式 2、(1分)将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来. 3、(1分)气液平衡共存 名词解释( 小题, 三、名词解释(共2小题,8分) 1、(5分)
M R = M ? M * 指气体真实状态下的热力学性质M与同一T,P下当气体处于理想状态下热力学性质M*

之间的差额。 2、(3分)无 简答题( 小题, 四、简答题(共1小题,5分) 1、(5分)剩余性质定义,
M R = M ? M*

指气体真实状态下的热力学性质M与同一T,P下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。如果求得同一T,P 下MR ,则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或?M。 计算题( 小题,12分 五、计算题(共1小题,12分) 1、(12分) (1) ?H=0 (2) ?S=0 (3) ?T=0 (4) ?P=0

T

6

5

4

3

2

1

0 0 1 2 3 4 5 6

S

第四章 溶液的热力学性质 选择题( 21小题 21分 小题, 一、选择题(共21小题,21分) 1、(1分)下列各式中,化学位的定义式是 (
A. ? i ≡ [ C .  ? i ≡ [

)

? ( nH ) ? ( nG ) ] P , nS , n j      B. ? i ≡ [ ] nV , nS , n j ?ni ?n i ? ( nA) ? ( nU ) ] P ,T , n j      D. ? i ≡ [ ]T , nS , n j ?ni ?ni

2、(1分)关于偏摩尔性质,下面说法中不正确的是 ( (A)纯物质无偏摩尔量 。 (C)偏摩尔性质是强度性质。(D)强度性质无偏摩尔量 。 3、(1分)关于偏摩尔性质,下面说法中不正确的是 ( A纯物质无偏摩尔量 。 C.偏摩尔性质是强度性质。 D.偏摩尔自由焓等于化学位。

)

(B)T,P一定,偏摩尔性质就一定。 )

B.T,P一定,偏摩尔性质就一定。 ) 。

4、(1分)在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是(
? ? ?V ?L ?V ?V ?L ?L A.  f1V = f1L; f2 = f2   B.  f1 = f2 ; f1 = f2 ?L ? V ? V ?L C . f1 = f2 ; f1 = f2   D. f L = f V ( f为混合物的逸度) 为混合物的逸度)

5、(1分)等温等压下,在A和B组成的均相体系中,若A的偏摩尔体积随A浓度的减小而减小,则B的偏摩尔体积将随A浓 度的减小而( ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 6、(1分)对无热溶液,下列各式能成立的是 ( A. SE=0,VE=0 C. GE=0,AE=0 ). B. SE=0,AE=0 D. HE=0,GE= -TSE

7、(1分)苯(1)和环己烷(2)在303K,0.1013Mpa下形成X1=0.9溶液。此条件下V1=89.96cm3/mol,V2=109.4cm3/mol, V(--)1=89.99cm3/mol,V(--)2=111.54cm3/mol,则过量体积VE= cm3/mol。 A. 0.24 B.0 C. -0.24 D.0.55 8、(1分)下列偏摩尔自由焓表达式中,错误的为 。 B.

A. G i =? i
C. G i = ?? ( nG ) / ?n i ? T,P,n ? ? j≠i

dG i =Vi dp-Si dT

D. G i = ?? ( nG ) / ?n i ? T,nv,n ? ? j≠i


9、(1分)下列偏摩尔性质与溶液性质关系式中,正确的是n mol溶液性质,nM=

A. n i M i C. x i M i

B. D.

∑x M ∑n M
i i

i

i

10、(1分)在 373.15K和 2 atm下 水 的 化 学 位 与 水 蒸 气 化 学 位 的 关 系 为 ( (A) ?(水 )= ? (汽 ) (C) ? (水 )> ?(汽 ) (B) ?(汽 )> ? (水 ) (D) 无 法 确 定



11、(1分)关于理想溶液,以下说法不正确的是( )。 A.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。 B.符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。 C.理想溶液中各组分的活度系数均为1。 D.理想溶液所有的超额性质均为0。 ). 12、(1分)混合物中组分i的逸度的完整定义式是( A. C.

? ? dGi = RTd ln fi , lim[ fi /(Yi P )] = 1
p =0

B. D.

dGi = RTd ln f?i , lim[ f?i / P ] = 1
p =0

dGi = RTd ln f?i , lim f i = 1
p =0

? dGi = RTd ln f?i , lim f i = 1
p =0

13、(1分)二元非理想极稀溶液, 其溶质和溶剂分别遵守 A. Henry定律和Lewis--Randll规则. B. Lewis--Randll规则和Henry定律. C. 拉乌尔规则和Lewis--Randll规则. D. Lewis--Randll规则和拉乌尔规则. 14、(1分)下列化学位μi和偏摩尔性质关系式正确的是( A.μi= Hi C. μi= Gi B. μi= Vi D. μi= Ai ) )

15、(1分)下列化学位?i和偏摩尔性质关系式正确的是(
?
?

A.?i= H i
?

B. ?i= V
?

i

C. ?i= G i

D. ?i= A

i

16、(1分)Wilson方程是工程设计中应用最广泛的方程。以下说法不正确的是( )。 B.适用于极性以及缔合体系。 A. 引入了局部组成的概念以及温度对γi的影响,因此精度高。 C用二元体系的参数可以推算多元系。 D.适用于液液部分互溶体系。 17、(1分)对液相是理想溶液,汽相是理想气体体系,汽液平衡关系式可简化为(
A. yi f = x i pis . C .  yi P = x i? is pis B. yi P = γ i x i pis D.  yi P = x i pis

) 。

18、 (1分).苯 (1) 和环己烷 (2) 在303K, 0.1013Mpa下形成X1=0.3溶液。 此条件下V1=89.96cm3/mol, V(--)1=91.25cm3/mol,V(--)2=109.64cm3/mol,则过量体积VE= A. 0.55; B.0; C. 0.24 D.-0.55

V2= 109.4cm3/mol,

cm /mol。


3

19、(1分)在 373.15K和 2 atm下 水 的 化 学 位 与 水 蒸 气 化 学 位 的 关 系 为 ( (A) ?(水 )= ? (汽 ) (C) ? (水 )> ?(汽 )
E

(B) ?(汽 )> ? (水 ) (D) 无 法 确 定 ) 。 B. G = RT ∑Xiln a
E i

20、(1分)下列关于G 关系式正确的是( A. G = RT ∑Xiln Xi
E

C. G = RT ∑Xiln γi

E

D. G = R ∑Xiln Xi ) 。

E

21、(1分)对二元溶液 T或 P 一定时,下列各式中,Gibbs--Duhem 方程正确的形式是( A.X1dlnγ1+ X2dlnγ2= 0 C.X1dlnγ1/dX1 - X2dlnγ2/dX1 = 0 B. X1dlnγ1- X2dlnγ2= 0 D. X1dlnγ1/dX1 + X2dlnγ2/dX2 = 0

填空题( 11小题 27分 小题, 二、填空题(共11小题,27分) 1、(1分)理想溶液的过量性质ME等于 。 2、(3分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近,因此它们混合时会形成_____________溶液,它们的 , ?H=_____________,?V=___________。 3、(4分)逸度和活度的标准态有两类,1)以 如计算雪碧中CO2这种溶解度很小的溶质逸度时应采用 采用 定则为标准态。 定则为标准态,2)以 定则为标准态。

定则为标准态; 如计算乙醇-水中乙醇的逸度时应

4、(4分)理想溶液的?H=______;?V=_____;ΔS= ;ΔG =________________。 5、(3分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近,因此它们混合时会形成_____________溶液,它们的 , ?H=_____________,?V=___________。 6、(1分)二元混合物容积表达式为V=X1V1+X2V2+αX1X2,如选同温同压下符合Lewis-Randll规则的标准态就有 △ V= 。 。 7、(1分)当T, P一定时,非理想溶液混合性质变化 △G= 8、 (2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 X1dlnγ1+________ = ______ 。 9、(6分)在表格空格处填入合理的性质和关系(每格 分) 每格0.5分 每格
?

M
i

?

M

M = Σ Xi M i ln f ln Φ

ln γi

10、(1分)溶液中组分i的活度系数的定义是 γi =________________________。 11、(1分)Wilson方程是在 溶液模型和 概念基础上建立的关于活度系数与组分组成

xi

的关系

式。 判断题( 小题, 三、判断题(共3小题,3分) 1、(1分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近,因此它们混合时会形成理想溶液。( 。 γ 和活度为1。( 2、(1分)理想溶液各组分的活度系数 )
ln f =

)

∑ x ln f?
i i

n

i

3、(1分)逸度也是一种热力学性质, 溶液中组分i的分逸度与溶液逸度的关系为 四、名词解释(共4小题,14分) 名词解释( 小题,14分 1、(3分)偏摩尔性质 2、(4分)过量性质(超额性质) 3、(4分)理想溶液 4、(3分)活度 简答题( 小题,16分 五、简答题(共3小题,16分) 1、(6分)在表格空格处填入合理的性质和关系
Mi

M

M = ∑ xi M i

㏑f ㏑Φ ㏑γi 2、(5分)简述活度的定义和物理意义。 (5分) 3、(5分)偏摩尔性质定义及物理意义 计算题( 小题,109分 六、计算题(共8小题,109分) 1、(15分)25℃,0.1MPa下,组分1和2形成二元溶液,其溶液的摩尔焓为H =600-180X1- 20X13 (J /mol) . 式中X1 为组
E ∞ ∞ ( (3 (4 (5 2 分1的摩尔分数, 标 准 态 按Lewis-Randall定 则计算, (1)  H 1 , H 2; )  H 1 , H 2 ; )  H 1,H 2; )  ?H; )  H ; 求

(15分) 2、(14分)(14分)25℃,0.1MPa下组分1和2形成溶液,其体积可由下式表示:V = 80 -24X1 - 20X12 (cm3 /mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数, V为溶液的摩尔体积. 求,
(1)

V1 ,V2

(6分)

(2)
E

V1∞,V2∞

(2分)

(3)V1 ,

V2(2分)

(4)?V(2分) ; (5)V . (2分) 标 准 态 按Lewis-Randall定则 3、(16分)由实验数据得到25℃,1atm下一二元溶液的摩尔焓可用下式表示: H = 150 - 45X1 + 10X1 - 15 X1
2 3

H 单位是J/mol, X1 是组分的摩尔分数。求该温度压力下, (1)

H1



H2

(2)H1 和H2(3)H1



和H2 (4)ΔH (5)H



E

参 考 答 案
一、选择题(共21小题,21分) 选择题( 21小题,21分 小题 1、(1分)A2、(1分)B3、(1分)B4、(1分)A5、(1分)A6、(1分)D7、(1分)A8、(1分)D9、(1分)D10、(1分)B11、(1分)B12、 (1分)A13、(1分)A14、(1分)C15、(1分)C16、(1分)D17、(1分)D18、(1分)A19、(1分)B20、(1分)C21、(1分)A 填空题( 11小题 27分 小题, 二、填空题(共11小题,27分) 1、(1分)0 2、(3分)理想溶液,0,0 3、(4分)Lewis-Randall定则,Henry定则;Henry定则,Lewis-Randall定则; 4、(4分)0,0,
?R

∑x

i

ln x

i

,

RT

∑x

i

ln x

i

5、(3分)理想溶液,0,0 6、(1分)?V =αX1X2 7、(1分)?G=RT∑xiln(γi xi ) 8、(2分) X2 d㏑γ2 , =0 ㏑ 9、(6分) GE/RT

? ? ln( f i / xi ) ln f = ∑ xi ln( fi / xi )
GE/RT=∑xilnγi

? ln φi

? ln φ = ∑ xi ln φi

10、(1分)ai/Xi 11、(1分)无热, 局部组成 判断题( 小题, 三、判断题(共3小题,3分) 1、(1分)√2、(1分)×3、(1分)× 名词解释( 小题,14分 四、名词解释(共4小题,14分)
Mi = [ ? ( nM ) ]T , P ,n j ≠ i ?ni

1、(3分)偏摩尔性质

在T、P和其它组分量nj均不变情况下,向无限多的溶液中加入1mol的组分i所引起的一系列热力学性质的变化。 2、(4分)超额性质的定义是 M = M -M
E E E id

,表示相同温度、压力和组成下,真实溶液与理想溶液性质的偏差。?ME



M 意义相同。其中G 是一种重要的超额性质,它与活度系数相关。
^ ^

3、(4分)理想溶液有二种模型(标准态) f :

id i

= Xi fi (LR) 和 f

id i = Xi ki(HL)

有三个特点:同分子间作用力与不同分子间作用力相等,混合过程的焓变化,内能变化和体积变化为零,熵变大于零, 自由焓变化小于零。 4、(3分)无 答题( 小题,16分 五、简答题(共3小题,16分) 1、(6分)
Mi

M

M = ∑ xi M i
ln f =

? ln( f i / x i ) ? ln ? i

ln f

∑x

i

? ln( f i / x i )

ln ?
G E / RT

ln ? =

∑x

i

? ln ? i ln γ i

㏑γi

G E / RT =

∑x

i

? ai =
2、(5分)活度的定义是,

? fi f i0



? ai = γ i x i

活度的物理意义是,活度是相对逸度,对理想溶液活度就是浓度,对非理想溶液活度 是校正浓度。 3、(5分)偏摩尔性质:在给定的T,P和组成下,向含有组分i的无限多的溶液中加入1摩尔的组分i所引起一系列热力学性 质的变化。 计算题( 小题,109分 六、计算题(共8小题,109分) 1、(15分) 2、(14分)

V1

= 56-40X1+20 X1

2

V2 V2∞

= 80 + 20 X1 2

V1∞

= 56 cm3 /mol

= 100 cm3 /mol V2 = 80 cm3 /mol

V1 = 36 cm3 /mol ?V = 20X1 X2 E V = 20X1 X2 3、(16分)(1)

H1

= 105 + 20X1 - 55X1 + 30X1 ,

2

3

H2

= 150 -10X1 + 30X1

2

3

(2)H1 = 100 J/mol ,H2 = 150 J/mol (3)H1


= 105 J/mol , H2
2



= 170 J/mol

(4)ΔH =
E

5X1 + 10X1 -15X1

3

(5) H = ΔH

第五章 化工过程的能量分析

一、选择题(共46小题,48分) 选择题( 46小题,48分 小题 1、(1分)气体经过稳流绝热过程,对外作功,如忽略动能和位能变化,无摩擦损失,则此过程气体焓值 ( A. 增加 C.不变 B. 减少 D. 不能确定 )

).

2、(1分)要加热50℃的水,从热力学角度,用以下哪一种热源,损失功最小( A.60℃的热水 B.80℃的热水 C.100℃的饱和蒸汽, D. 120℃的过热蒸汽 3、(1分)在431.15K与286.15K之间工作的热机的最大效率是 ( A. 91.77% ( ) 。 B. (?S环)可逆 >(?S环)不可逆 D. (?S环)可逆= 0 B.50.70% C. 33.63% D.39.67% )

4、(1分)体系从同一初态到同一终态,经历二个不同过程,一为可逆过程,一为不可逆过程,此二过程环境熵变存在

A. (?S环)可逆< (?S环)不可逆 C. (?S环)可逆 = (?S环)不可逆

。 5、(1分)按第二定律,无论什么过程体系的熵变 A.≤0 B.≥0 C.=0 D.不确定 6、(1分)气体经过稳流绝热膨胀,对外作功,如忽略宏观动能,位能变化,无摩擦损失,则此过程气体焓值 A. 增加 B. 减少 C. 不变 D.不确定 7、(1分)在158℃与13℃之间工作的热机的最大效率是 ( (A) 91.77% A. 增加 C.不变 (B) 50.70% (C) 33.64% (D) 39.67% )



8、(1分)1. 气体经过稳流绝热过程,对外作功,如忽略动能和位能变化,无摩擦损失,则此过程气体焓值 ( B. 减少 D. 不能确定 )

).

9、(1分)要加热50℃的水,从热力学角度,用以下哪一种热源,损失功最小( A.60℃的热水 B.80℃的热水 C.100℃的饱和蒸汽, D. 120℃的过热蒸汽 10、(1分)在431.15K与286.15K之间工作的热机的最大效率是 ( A. 91.77% ( ) 。 B. (?S环)可逆 >(?S环)不可逆 D. (?S环)可逆= 0 。 B.50.70% C. 33.63% D.39.67% )

11、(1分)体系从同一初态到同一终态,经历二个不同过程,一为可逆过程,一为不可逆过程,此二过程环境熵变存在

A. (?S环)可逆< (?S环)不可逆 C. (?S环)可逆 = (?S环)不可逆

12、(1分)12.按第二定律,无论什么过程体系的熵变 A.≤0 B.≥0 C.=0 D.不确定 A. 增加 C. 不变 B. 减少 D.不确定

13、(1分)气体经过稳流绝热膨胀,对外作功,如忽略宏观动能,位能变化,无摩擦损失,则此过程气体焓值



14、(1分)22.体系由状态1(P1,T1)可逆变化到状态2(P2,T2) ,该过程用△EX的变化等于。 A)Wid B)WL C)-Wid ) 也是减少的 是减少的 )A. 有所提高,乏气干度 D)T0△S总

15、(1分).不可逆过程中孤立体系的( A.总熵是增加的, C.总熵是减少的, 但 也是增加的 是增加的

B.总熵是减少的,

D. 总熵是增加的,但

16、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高汽轮机进汽压力,其余条件不变,则其热效率(

下降

B.

不变,乏气干度增加 D. 热效率和干度都不变

C. 有所提高,乏气干度增加

17、(1分)卡诺制冷循环的制冷系数与(

A. 制冷剂的性质 C. 制冷剂的循环速率
A) 正确 B) 错误

)有关。 B. 制冷剂的工作温度 D. 压缩机的功率

18、(1分)任何体系在一定状态下的用是从所处状态达到与环境相平衡的可逆过程中,对外界作出的最大功。

19、(1分)44.火用是系统的一种热力学性质。因此,系统某个状态的用的数值与环境状态无关。 A) 正确 B) 错误

20、(1分)根据能量守恒定律,在不消耗外部能量的前提下,功可以自发的全部转化为热,热可以完全自发的转化为功。 A) 正确 B) 错误

21、(1分)稳态流动过程的理想功仅取决于体系的初态与终态及环境温度T0,而与具体的变化途径无关。 A) 正确 B) 错误

22、(1分)热力学效率表示能量利用真实过程与可逆过程的差距,因此,热力学效率必然小于1。 A) 正确 B) 错误

23、(1分)要对化工过程进行节能改进,就必须对理想功、损失功、热力学效率进行计算和热力学分析 A) 正确 B) 错误

24、(1 分) 根据热力学第一定律,对某过程或系统的能量继续衡算,不仅能确定能量的数量利用率,而且能全面地评价 能量利用情况。 A) 正确 B) 错误

25、(1分)能量是由火用和火无两部分组成。 A) 正确 B) 错误 ) 也是减少的。 是减少的。 )。 也是增加的。B.总熵总是减少的, 是增加的。 D. 总熵是增加的,但 26、(1分)不可逆过程中孤立体系的( A.总熵总是增加的, C.总熵是减少的, 但 A. 可逆的 C. 不可能的 28、 (1分)一封闭体系经过一变化, 体系从25℃恒温水浴吸收热量8000KJ, 体系熵增25KJ/K, 则此过程是 A. 可逆的 B.不可逆的 C. 不可能的 29、(1分)孤立体系不可逆过程的( (A)总熵是增加的,过程的 (C)总熵是减少的,过程的 ) 也是减少的。 是减少的。 也是增加的。(B)总熵是减少的,过程的 是增加的。 (D)熵是增加的,过程的 ) 。

27、(1分)一封闭体系经过一变化,体系从25℃恒温水浴吸收热量8000kJ,体系熵增25kJ/K,则此过程是( B.不可逆的

30、(1分)关于做功和加热本领的描述,不正确的是( A压力相同,过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。 B温度相同,高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。 C温度相同,高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强。

D放出的热相同,高温高压蒸汽的作功本领比低温低压蒸汽的大。 31、(1分)在孤立体系中,因不可逆性导致作功能力损失。公式

We = T0 ? ?S 孤立 (式中 T0 为环境温度)是从传热过程推
D. 任何过程都行

出的 。 A.仅适用传热过程 B. 也适用传质过程 C. 也适用流动过程 32、(1分)体系经不可逆循环又回到初态,则热温熵的循环积分__________ A <0 B =0 C >0

1

33、(3分)可逆过程 ) 也是减少的。 。 A.总熵总是增加的, 也是增加的。B.总熵总是减少的,

34、(1分)不可逆过程中孤立体系的(

C.总熵是减少的, 但 是增加的。 D. 总熵是增加的,但 是减少的。 35、 (1分)一封闭体系经过一变化, 体系从25℃恒温水浴吸收热量8000KJ, 体系熵增25KJ/K, 则此过程是 A. 可逆的 B.不可逆的 C. 不可能的 36、(1分)在孤立体系中,因不可逆性导致作功能力损失。公式

We = T0 ? ?S 孤立 (式中 T0 为环境温度)是从传热过程推
D. 任何过程都行

出的 。 A.仅适用传热过程 B. 也适用传质过程 C. 也适用流动过程 37、(1分)体系经不可逆循环又回到初态,则热温熵的循环积分__________ A <0 B =0 C >0 38、(1分)关于做功和加热本领的描述,不正确的是( A压力相同,过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。 B温度相同,高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。 C温度相同,高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强。 D放出的热相同,高温高压蒸汽的作功本领比低温低压蒸汽的大。 )

39、(1分)非流动过程的理想功Wid等于(T.P. △V为体系温度,压力及内能变化,T0、P0为环境温度,压力) 。 A). △U B) △U-T0△S C) △U-T△S+P△V D)△U-T0△S+P0△V

40、(1分)损失功也是过程可逆与否的标志,因此有: A) WL=T0*△S体 D)WL=-T0*△S总 41、(1分)同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率( A. 相同 B.低 C.高 D.不一定 。 0=298K) (T 42、(1分) 500℃恒温热源下100KJ的热量所具有的有效能为 A. 100KJ B. 约40KJ C. 约60KJ D. A) 正确 B) 错误 ) B)WL=T0*△S环 C)WL=T0*△S总

43、(1分)压力相同时,过热蒸汽的火用较饱和蒸汽大,因此其做功的本领也较大。

44、(1分)温度相同时,高压蒸汽的火用较低压时蒸汽大,所以通常用高压蒸汽作为工艺加热之用。 A) 正确 B) 错误

45、(1分)蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀,体系和环境总的用是守恒的,总的火无是守恒的。 A) 正确 B) 错误

46、(1分)能量是守恒的,因此在一切实际过程中火用也是守恒的。 A) 正确 B) 错误

二、填空题(共31小题,41分) 填空题( 31小题,41分 小题 1、(1分)单位质量稳流体系能量平衡方程是 。 2、(1分)单位质量稳流体系能量平衡方程是 。 3、(1分)体系由一状态到另一状态变化过程中以_________________方式进行时的功效应,称为此过程的理想功 为基础,有效能平衡时以热力学 4、(1分)能量平衡时以热力学 为基础。 利用情况,有效能平衡是反映系统中能量 的利用情 5、(1分)能量平衡是反映系统中能量的 况。 6、(1分)根据热力学的观点,体系与环境间由于_____ 作推动力而传递的能量称为热,热力学第一定律的数学表达式是 ___________规定体系吸热为正值,放热为负值,体系得功为正值,对环境做功为负值。 7、(1分)对封闭体系,单位质量能量平衡方程式是_________,对稳定流动体系单位质量能量的平衡方程式是_________.

8、(1分)当单位质量流体稳定流经水平、等径的阀门时,期能量平衡方程式可以简化为_________. 9、(1分)当单位质量的流体经过绝热节流膨胀(忽略功、能和位能的变化)其能量守恒方程为:___________. 10、(1分)热力学第二定律的表达式是_________ 11、(1分)孤立体系的熵增表达式是__________ 12、(1分)从热力学的角度分析某流体流动装置必须遵循哪三个原理 13、(1分)是么是理想功、损失功? 14、(1分)考察理想功的作用是是么? 15、(1分)在化工过程中,动能、位能变化不大的稳定流动过程理想功Wid表达式可简化为什么? 16、(1分)稳定流动体系物流的火用EX的基本计算式为:___________ 时,此过程理想功。 17、(1分)一定状态下体系的火用指体系由该状态达到与 18、(1分) 体系经过不可逆过程,则过程熵变一定大于过程的 商。 19、(1分)纯物质T-S图两相区水平线段(结线)长度表示 大小。 20、(2分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程是______________________________________。流体经常通过喷嘴获得高 速气体(超音速) ,该高速气体的速度为 ______________________。 21、(1分)稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。 22、 (3分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程_______________________________, 对流体通过换热器的过程, 能量平衡 方程可简化为 ______________________,对流体通过泵、压缩机等设备的过程,能量平衡方程可简化为 _______________________。 23、(2分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程_______________________________, 对流体通过换热器的过程,能量平 衡方程可简化为 ______________________。 24、(2分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程是______________________________________。流体经常通过喷嘴获得高 速气体(超音速) ,该高速气体的速度为 ______________________。 25、(1分)一定状态下体系的火用指体系由该状态达到与 时,此过程理想功。 商 26、(1分)体系经过不可逆过程,则过程熵变一定大于过程的 27、(1分)纯物质T-S图两相区水平线段(结线)长度表示 大小。 所引起的。 28、(1分)稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 29、(1分)理想功的两个基本条件是是么? 30、(5分)在T-S图上1-2-3-4表示卡诺循环,问卡诺循环效率用面积比如何表示

31、(2分)单位质量稳定流动体系能量平衡方程是______________________________________。流体经常通过喷嘴获得高 速气体(超音速) ,该高速气体的速度为 ______________________。 判断题( 小题, 三、判断题(共6小题,6分) 1、(1分)对不可逆绝热循环过程,由于其不可逆性,孤立体系的总熵变大于0。 ( ) 2、(1分)理想功Wid是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时,理论上可能产生的最大功或者 必须消耗的最小功,因此理想功就是可逆功,同时也是 的负值。( ) 3、(1分)损失功与孤立体系的总熵变有关,总熵变越大,损失功越大,因此应该尽量减少体系的不可逆性。( ) 4、(1分)对不可逆绝热循环过程,由于其不可逆性,孤立体系的总熵变大于0。 ( ) 5、(1分)理想功Wid是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时,理论上可能产生的最大功或者 必须消耗的最小功,因此理想功就是可逆功,同时也是 的负值。( ) 6、(1分)损失功与孤立体系的总熵变有关,总熵变越大,损失功越大,因此应该尽量减少体系的不可逆性。( ) 选择题( 46小题 48分 小题, 一、选择题(共46小题,48分) 1、(1分)B2、(1分)A3、(1分)C4、(1分)A5、(1分)D6、(1分)B7、(1分)C8、(1分)B9、(1分)A10、(1分)C11、(1分)A12、 (1分)D13、(1分)B14、(1分)A15、(1分)D16、(1分)A17、(1分)B18、(1分)D19、(1分)B20、(1分)B21、(1分)A22、 (1分)A23、(1分)A24、(1分)B25、(1分)A26、(1分)D27、(1分)C28、(1分)C29、(1分)D30、(1分)C31、(1分)D32、 (1分)A33、(3分)无34、(1分)D35、(1分)C36、(1分)D37、(1分)A38、(1分)C39、(1分)D40、(1分)C41、(1分)B42、

(1分)C43、(1分)A44、(1分)B45、(1分)A46、(1分)B 填空题( 31小题 41分 小题, 二、填空题(共31小题,41分) 1、(1分)?H+1/2?u2+g?Z=Q+WS 2、(1分)?H+1/2?u2+g?Z=Q+WS 3、(1分)完全可逆 4、(1分)第一定律;第二定律 5、(1分)量;品质 6、(1分)温差 △E=Q+W 7、(1分)△U=Q+W △H+1/2△U +g△z=Q+Ws 或△H+△Ek+△Ep=Q+Ws
2

8、(1分)△H=Q 9、(1分)△H=0 10、(1分)ds≥δQ/T 11、(1分)ds≥0 12、(1分)质量守恒 能量守恒

熵增原理

13、(1分)理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时,理论上可以产生的最大功或者必 须消耗的最小功。损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功与理想功之间的差值。 Wl=Wac-Wid 14、(1分)理想功是一个理论的极限值,用来比较实际功的标准。 15、(1分)wid = △H-T0△S 16、(1分)EX=(H-H0)-T0(S-S0)=T0*△S-△H 17、(1分)环境基态完全平衡18、(1分)热温商19、(1分)汽化熵 20、(2分)?h + ?u2/2 + g?z = q+ wS 21、(1分)不可逆性 22、(3分)?h + ?u /2 + g?z = q + w S , ?h = q , ?h = w S 23、(2分)Δh + Δu2/2 + gΔz = q + wS 24、(2分)?h + ?u2/2 + g?z = q+ wS; Δh = q
2

u2 = 2( H 1 ? H 2 )



u2 = 2( H 1 ? H 2 )
25、(1分)环境基态完全平衡26、(1分)热温商27、(1分)汽化熵28、(1分)不可逆性29、(1分) 1)体系内部一切变化可逆2) 体系只与温度为T0的环境进行可逆的热交换。
面积1234

30、(5分)

面积122′1′

31、(2分)?h + ?u2/2 + g?z = q+ wS;

u2 = 2( H 1 ? H 2 )

三、判断题(共6小题,6分) 判断题( 小题, 1、(1分)×2、(1分)×3、(1分)√4、(1分)×5、(1分)×6、(1分)√


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