《化工1203班热力学试卷2》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工1203班热力学试卷2(8页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、基本题型如下:选择题:1.5 分10=15 分填空题:2 分5=10 分简答题:25 分计算题:50 分一、选择题(1.5 分10=15 分) 1、关于化工热力学研究内容,下列说法中不正确的是( C )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2、下列各式中,化学位的定义式是 A jj jj nSTiinTPii ViiSii UDAC GBH, , )(.)(. . 3、对无热溶液,下列各式能成立的是 D 。A. SE=0,V E=0 B. SE=0,A E=0C. GE=0,A E=0 D. HE=0,G E= -TSE4、在一定的温度和压力下二组
2、分体系汽液平衡的条件是_A_。 为 混 合 物 的 逸 度 ) (; ; ; ffDffC fBVLLVLV ().( )(15、下列偏摩尔自由焓表达式中,错误的为 D 。B. iA.G=iidG=p-STji iT,PnC /i ji i,nv./i6、二元非理想极稀溶液, 其溶质和溶剂分别遵守 A A. Henry定律和Lewis-Randall规则. B. Lewis-Randall规则和Henry定律.C. Raoult 规则和 Lewis-Randall 规则. D. Lewis-Randall 规则和拉乌尔规则7、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
3、,则此过程气体焓值 B 。A. 增加 B. 减少C. 不变 D.不确定8、关于制冷原理,以下说法不正确的是( D ) A.任何气体 ,经等 熵 膨 胀 后 ,温度都会下降 。B.只 有 当 , 经 节 流 膨 胀 后 , 气 体 温 度 才 会 降 低 。0TJC. 在相同初态下,等 熵 膨 胀 温 度 降 比 节流膨胀 温 度 降 大 。D.任何气体 ,经节流膨胀后 ,温度都会下降。9、不可逆过程中,孤立体系的( D )。A总熵 增加,火用也增加。 B. 总熵减少,火用也减少。C总熵减少,但火用增加。 D总熵增加,但火用减少。10作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机(即蒸汽透平机)中抽出部分
4、蒸汽( B )A 锅 炉加热锅炉进水 B回热加热器加热锅炉进水C. 冷凝器加热冷凝水 D.过热器再加热二、填空题(每题 2 分,共 10 分)1.理想溶液的过量性质 等于_(0)EM2.热力学一致性检验的原理是是依据_(吉布斯-杜亥姆方程)3.稳流系统的热力学第一定律为:_( )SWQZguH214.化学分析法包括_、_、_(能量衡算法,熵分析法,火用分析法)5.绝热可逆膨胀的温降比节流膨胀的温降_(大、小、相等) 三、简答题(1 题 5 分,2 题 8 分,3 题 4 题各 6 分:共 25 分)1、汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么?答:根据逸度系数的计算方程,需要选择一个同时适用于汽
5、相和液相的状态方程,且计算精度相当。这种方程的形式复杂,参数角度,计算比较困难(意思对即可) 。2、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 2211)(bxaV式中:V 1 和 V2 是纯组分的摩尔体积, 、 只是 T、P 的函数。试从热力ab学的角度分析这些方程是否合理?答: 根据 Gibbs-Duhem 方程 得恒温、恒压下0d,pTiMx0d21Vx或 (2 分) 2121ddxVx由本题所给的方程得到 1112)(bxa即 (A) (2 分)1)(dxbxV同样可得 222( ba即 (B) (2 分)22)(dxbxV比较上述结果,式(A)=(B )得: 22
6、1)()( bxabxa整理此式得: 或 (2 分)0b5.021根据题意,所给出的方程组只有在 时才满足 Gibbs-Duhem 方程,方ba程才合理。3、写出局部组成的概念,并说明Wilson方程和NRTL方程的适用条件。答:局部组成的概念:在某个中心分子i的近邻,出现 i分子和出现j分子的几率不仅与分子的组成xi和x j有关,而且与分子间相互作用的强弱有关 (2分)Wilson方程适用条件:可以准确地描述极性和非极性混合物的活度系数(2分)NRTL方程适用条件:可以用于部分互溶体系,特别用于液-液分层物系的计算(2分)4、说明基团贡献法的出发点、优点及局限性答:基团贡献法的基本假定是纯化
7、合物或混合物的物性,等于构成此化合物或混合物的各种集团对此物性贡献值的总和;即假定在任何体系中,同种基团在不同分子中对某一物性具有同一贡献值,例如临界体积,只要由各个基团的临界体积贡献值之和加上某一常数即可。 (4 分)优点:更大的通用性及不需要临界参数 (1 分) 局限性:分子交互作用难于校正 (1 分)四、计算题(共 50 分)1、(16 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 180X120X 13 (J/mol) . 式中 X1 为组分 1 的摩尔分数,标准态按 Lewis-Randall 定则计算,求 EHHH)5()4()3(,)(,
8、)1( 21212 解:过程如下3131 3123121 221211312 312121210)50 )60460()464( )()/03/64) 4064)()6082xHxxHxHxmolJHlJx xdxHdx、E iiii (除第 4 小题每小题 3 分,第 4 题 4 分)2、(14分)某动力循环的蒸汽透平机,进入透平的过热蒸汽为2.0MPa,400,排出的气体为0.035MPa饱和蒸汽,若要求透平机产生3000kW功率,问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少?假设透平机的热损失相当于轴功的5%。 (已知:饱和蒸汽的熵 ,饱和液体的熵,17153.KkgJSg)19875.0KkgJ
9、Sl解:进出透平机的蒸汽状态见下图所示, (2分)焓、熵值从附录水蒸汽表中查到,按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算 H=Q-Ws (3分) 则 ssWHm95.0%512蒸汽流量 (3分) 112 4.1650.3247.69.0 hkgs按本题意,等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽,即为饱和蒸汽和饱和水的混合物,此时熵值,即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合,已知:饱和蒸汽的熵 ,饱和液体的熵,17153.KkgJSg 19875.0KkgJSl设空气中气相重量百分含量为x,则 7.1271=7.7153x+(1-x)0.9875 解得 x=0.9126 (3分)空气的焓值 H=xHg+(
10、1-x) Hl=0.91262631.4+(1-0.9126)304.25=2428.0kJkg-1 (3分) T 4 2 3 1 6 5 S 3、 (20 分)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: 21/xRTGE式中: 为常数,两纯组元逸度分别为*f和 2,单位为 Pa, 1:molJGE, T :K, 求:(1) 以 Lewis-Randall 规则为标准态的活度系数 1与 2的表达式。(2) 以 Henry 定律为标准态的活度系数1与 2的表达式。解:(1)由于 jnpTiEiRnG,l故:对于二元混合物,可以使用二元截矩公式计算活度系数二元截矩公式为: 1221dxM(4 分)则: 1E221d)G(lnxRT(4 分)将 21/xRTE代入上式,整理得: 21lnx(2 分)(2)由活度的定义: iifa因此,以 Lewis-Randall 规则为标准态的活度系数 1与 2分别为:2*21xff, 则 2*2*211xefxf(4 分)又由于亨利系数: ixifkilm0则: efxfxfk*11*0101 2limli(2 分)同理可得: ef*2则依据定义式: 以 Henry 定律为标准态的活度系数1与 2的表达式为: )1(2*22 )(1*12222xxxxefxkf(4分)