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化工热力学期末试卷(B卷)及答案期末考题 (郑州大学2002级)

IT圈 admin 2024-02-22 61浏览 0评论

2024年2月22日发(作者：天立群)

附件1

20XX级化工热力学课程试题（B卷）

题号

分数

一

二

三

四

五

六

七

总分

合分人：复查人：

分数

一、选择题（每小题1分，共20分）

1．汽液平衡计算方程式yiP=γixiPiS适用于（）

A．完全理想体系 B．化学体系

C．非理想体系 D．完全非理想体系

2．气体真空节流膨胀产生冷效应时的微分节流系数是（）

A．μj=0 B．μj>0 C．μj <0 D．不确定

3．已知溶液的xi与γi，则溶液超额自由焓GE的计算式为：（）

A．GE=RTC．GE=RT评卷人

ilnxi B．GE=RTxilni

Exlnx D．G=RTlnx

iiiiEE4．下列关系式哪个适用于理想溶液（）

A．ΔV=H=ΔG=ΔHi=0 B．ΔVi=ΔUiGiSi=0

EC．Vi=UiGiSi=0 D．ΔS=ΔGS=G=0

5．在众多状态方程式中，能从理论上加以证明的是（）

A．R——K方程 B．维里方程 C．范德华方程 D．马丁-候方程

6．常压下某液体沸腾时，保持不变的热力学性质是（）

A．摩尔体积 B．摩尔熵 C．摩尔自由焓 D．摩尔内能

7.混合物的逸度f与组分逸度fi之间的关系是（）

A．f=C．f=xifi B．f=fi

^^xlnfi D．lnf=xlnfi^i/xi

8．由于温差引起两个物系之间进行热交换，那么包括这两个物系的绝热体系的熵变为

（）

A．正值 B．负值 C．零 D．不定值

9．维里方程PV=a（1+B`P+C`P2+……）中a等于（）

A．RT+B B．RT C．R2T D．RT2

10．已知Wilson方程中ln1ln(x112x2)x2lnγ∞1221，那么，xxxx122221111= （）

A．1-ln1221 B．1-ln2112 C．1 D．ln2112

11．在同一温度下，单组分体系T—S图上各等压线随熵值的增大，压力将（）

A．增大 B．减小 C．不变 D．不一定

12．理想功实现的条件为（）

A．完全不可逆 B．完全可逆 C．部分可逆 D．部分不可逆

13．对理想的气体混合物，下列关系式正确的是（）

A．ii B．i1 C．=1 D．iP

14．可逆绝热膨胀过程的特征是（）

A．等焓 B．等熵 C．等温 D．等压

15．绝热可逆膨胀过程线在T—S图上是（）

A．是平行于横坐标的直线 B．是平行于纵坐标的直线

C．是沿等焓线变化的 D．是沿等干度线变化的

16．三参数普遍化方法中的普压法的应用条件是（）

A．Vr>2 B．Vr<2 C．Vr=2 D．Tr>4

17．偏摩尔性质是（）

A．强度性质 B．容量性质 C．超额性质 D．剩余性质

18．判断恒温恒压条件下化学反应达到平衡时的公式是（）

A．xii0 B．ii0 C．dε=0 D．xilni0

19．某体系进行不可逆循环时的熵变为（）

A．ΔS体系﹥0，ΔS环境 =0 B．ΔS体系=0，ΔS环境﹥0

C．ΔS体系=0，ΔS环境 =0 D．ΔS体系﹥0，ΔS环境﹥0

20．若物系被要求冷却到-15℃，则氨制冷循环中，氨蒸汽温度应该选以下哪一种温度为宜

（）

A．-15℃B．-10℃C．-20℃D．-45℃

二、填空题：（每空 1 分，共 10 分）

分数评卷人

1．第二维里系数B是物性及的函数。

2．体积膨胀系数的定义式为：1V那么，理想气体的体积膨胀系数为。

VTP3．γi>1的二元共沸物系,是具有压力共沸点的物系。

4．超额性质定义为：

5．fi^Vfi的条件是

^L6．复杂反应体系中，物质摩尔数ni与反应进度εj之间的普遍关系式是。

7．汽液平衡数据热力学一致性校验的理论依据是。

8．组分逸度等于分压的气体是。

9．能量平衡时以热力学为基础，有效能平衡时以热力学为基础。

三、判断题（正确的在题后括号内划“√”，错误的划“×”。每小题1分，共10分）

1．普遍化三参数求取压缩因子z的方法有普维法和普压法两种，在Vr≥2时, 应采用普压法。（）

2．流体流经透平时,所做的可逆轴功ws-pdV。 ( )

3．体系熵增大的过程必为不可逆过程。（）

4．当压力趋近于零时，剩余焓ΔH＝0 （）

5．理想气体等温压缩过程的焓ΔH＝0 （）

‘分数

评卷人



6．三参数普遍化方法中，第二维里系数B与偏心因子ω的关系是：

B=B0+ωB1

7．以Lewis－Randall定则为基础，其标准态逸度fi0为溶液温度和压力下所对应的纯祖分i的逸度fi。

（）

8．活度系数的数值取决于真实溶液的性质，与标准态的选择性无关。（）

9．γi<1的体系的恒沸点为最低温度恒沸点。（）

10．二元完全理想体系中i组份的汽液平衡比Ki=Pis/P。（）

分数

四、简答题（每小题5分，共10分）

1 试证明单组分系统T－S图上等压线的斜率大于零。

2 指出真实溶液的超额焓VE与混合过程焓变化ΔV的关系并说明原因。

分数

五、论证题（5分）

评卷人

试按热力学观点分析如下活度系数方程的正确性（A、B仅是T、P的函数）：

ln1Ax222(A-B)

ln22Bx12(B-A)

六、计算分析题：（共 45 分）

1 某工厂采用氨压缩制冷，制冷能力Q0=200000

kJ·h-1，操作条件如右图，且已知：

H1=1661 kJ·kg-1， H-12=1890 kJ·kg，

H-1-14=560 kJ·kg， H5=535 kJ·kg

求：（1）制冷剂循环量（kJ·h-1）；

（2）压缩机消耗功率（kW）；

（3）该循环的制冷系数；

（4）冷凝器的热负荷。

分数评卷人

2. 计算500K，100KJ恒温热源具有的有效能与无效能分别为多少？T0=298K 。

ss3. 某二元体系50℃的液相组成为x1=30%(mol分率)，P1=0.431KPa, P2=24.9KPa,

假设汽相是理想气体混合物，液相的活度系数分别为γ1＝2.92，γ2＝1.17，试计算该体系汽液平衡时的汽相组成和平衡压力。

4．某气体在300K, 1.013×10Pa下可视为理想气体，试求此气体在500K,

71.013×10Pa下的焓值。

5id已知：（1）在300K, 1.013×10Pa时，H0=0

7’-1(2) 在500K, 1.013×10Pa时，剩余焓ΔH＝5000 KJ•Kmol

id-1(3) Cp=100 KJ•Kmol•K

5. 某三元气体混合物的组成为x1=0.20，x2=0.35，x3=0.45，在6.0MPa和75℃时其组分逸度系数分别为0.7, 0.6, 0.9。试求此混合物的逸度。5

20XX级化工热力学试题（B卷）答案

一、选择题（20分）

1.B 2.D 3.B 4.A 5.B 6.C 7. D 8. A 9. B 10. A

11.B 12. B 13. A 14. B 15.B 16B 17 A 18.B 19.B 20.C

二、填空题（10分）

1.温度 2. R/PV 或 1/T 3. 最大 RMMid 5. 汽液平衡

dijj1rj -Duhem方程

8. 理想气体的混合物 9. 热力学第一定律、热力学第一定律和热力学第二定律

三、判断题（10分）

× 2.

× 3.

×4. √ 5. √ 6.

× 7. √ 8.× 9.

× 10. √

THTTH)p(

SHSHSppp四、简答题（10分）

1（5分）. 解：

HHCpT

TpSpTT0

SCpp2.（5分）解：HEHHidHEHHid

id对于理想溶液：H0

HH

EHEHHidHE

HH

五、论述题（5分）

解：恒温恒压下GD Eq

xdlnii0 （2分）

x1dln1dln2x20

dx1dx1dx1dx2 （1分）

x1dln1dln1x12Ax1x2

dx1dx2x2dln22Bx1x2

dx1dln1dln1x22Ax1x22Bx1x22x1x2(BA) （2分）

dx1dx2x1当A=B时，符合热力学一致性检验

六、计算分析题45分）

1. （14分）

解：(1)单位制冷量：q0H1H516615351126kJ/kg （2分）

制冷剂循环量：

mQ0q0200000/1126177.62kg/h （2分）

（2）单位制冷剂消耗的功：

WsH2H118901661229kJ/kg （2分）

压缩机消耗的功率：pTmWs177.62229/360011.30KW （2分）

3600（3）制冷系数：

q01126

4.92 （2分）Ws229（4）单位制冷剂放热量：q2H5H253518901355

kJ/kg （2分）冷凝器热负荷：Q21355177.62240615kJ （2分）

2. （6分）

解：有效能：298TB10Q(1)10040.4kJ （3分）

T500无效能：Bl10040.459.6KJ （3分）

3. （10分）

解：低压下汽液平衡的计算式为：yiPixiPi （4分）

PyPxPi11is1x1P1s2x2P2s （4分）

2.920.30.4311.17*0.7*24.920.7707kPay1xP11s1P2.920.30.4310.01818 （1分）

20.7707y210.018180.9818 （1分）

4. （10分）

解：

HHidHR (3分)

idid (3分)

HidHTHP300K 0.1013Mpa

理想气体

ΔH

500K 10.13Mpa

实际气体

ΔHid

500K 10.13Mpa

理想气体

等压过程：HPidCpdT100*(500300)20000kJ/kmol (2分)

300500HHEHid50002000025000kJ/kg (2分)

所以500K时的焓值为25000KJ/Kg

5. （5分）

,ln20.51082，ln30.10536 解：

ln10.35667^^^lnxilnix1ln1x2ln2x3ln30.025440.179790.0474120.2516^

（2分）

0.7775 （1分）

fP0.7756.04.665MPa （2分）

2024年2月22日发(作者：天立群)

附件1

20XX级化工热力学课程试题（B卷）

题号

分数

一

二

三

四

五

六

七

总分

合分人：复查人：

分数

一、选择题（每小题1分，共20分）

1．汽液平衡计算方程式yiP=γixiPiS适用于（）

A．完全理想体系 B．化学体系

C．非理想体系 D．完全非理想体系

2．气体真空节流膨胀产生冷效应时的微分节流系数是（）

A．μj=0 B．μj>0 C．μj <0 D．不确定

3．已知溶液的xi与γi，则溶液超额自由焓GE的计算式为：（）

A．GE=RTC．GE=RT评卷人

ilnxi B．GE=RTxilni

Exlnx D．G=RTlnx

iiiiEE4．下列关系式哪个适用于理想溶液（）

A．ΔV=H=ΔG=ΔHi=0 B．ΔVi=ΔUiGiSi=0

EC．Vi=UiGiSi=0 D．ΔS=ΔGS=G=0

5．在众多状态方程式中，能从理论上加以证明的是（）

A．R——K方程 B．维里方程 C．范德华方程 D．马丁-候方程

6．常压下某液体沸腾时，保持不变的热力学性质是（）

A．摩尔体积 B．摩尔熵 C．摩尔自由焓 D．摩尔内能

7.混合物的逸度f与组分逸度fi之间的关系是（）

A．f=C．f=xifi B．f=fi

^^xlnfi D．lnf=xlnfi^i/xi

8．由于温差引起两个物系之间进行热交换，那么包括这两个物系的绝热体系的熵变为

（）

A．正值 B．负值 C．零 D．不定值

9．维里方程PV=a（1+B`P+C`P2+……）中a等于（）

A．RT+B B．RT C．R2T D．RT2

10．已知Wilson方程中ln1ln(x112x2)x2lnγ∞1221，那么，xxxx122221111= （）

A．1-ln1221 B．1-ln2112 C．1 D．ln2112

11．在同一温度下，单组分体系T—S图上各等压线随熵值的增大，压力将（）

A．增大 B．减小 C．不变 D．不一定

12．理想功实现的条件为（）

A．完全不可逆 B．完全可逆 C．部分可逆 D．部分不可逆

13．对理想的气体混合物，下列关系式正确的是（）

A．ii B．i1 C．=1 D．iP

14．可逆绝热膨胀过程的特征是（）

A．等焓 B．等熵 C．等温 D．等压

15．绝热可逆膨胀过程线在T—S图上是（）

A．是平行于横坐标的直线 B．是平行于纵坐标的直线

C．是沿等焓线变化的 D．是沿等干度线变化的

16．三参数普遍化方法中的普压法的应用条件是（）

A．Vr>2 B．Vr<2 C．Vr=2 D．Tr>4

17．偏摩尔性质是（）

A．强度性质 B．容量性质 C．超额性质 D．剩余性质

18．判断恒温恒压条件下化学反应达到平衡时的公式是（）

A．xii0 B．ii0 C．dε=0 D．xilni0

19．某体系进行不可逆循环时的熵变为（）

A．ΔS体系﹥0，ΔS环境 =0 B．ΔS体系=0，ΔS环境﹥0

C．ΔS体系=0，ΔS环境 =0 D．ΔS体系﹥0，ΔS环境﹥0

20．若物系被要求冷却到-15℃，则氨制冷循环中，氨蒸汽温度应该选以下哪一种温度为宜

（）

A．-15℃B．-10℃C．-20℃D．-45℃

二、填空题：（每空 1 分，共 10 分）

分数评卷人

1．第二维里系数B是物性及的函数。

2．体积膨胀系数的定义式为：1V那么，理想气体的体积膨胀系数为。

VTP3．γi>1的二元共沸物系,是具有压力共沸点的物系。

4．超额性质定义为：

5．fi^Vfi的条件是

^L6．复杂反应体系中，物质摩尔数ni与反应进度εj之间的普遍关系式是。

7．汽液平衡数据热力学一致性校验的理论依据是。

8．组分逸度等于分压的气体是。

9．能量平衡时以热力学为基础，有效能平衡时以热力学为基础。

三、判断题（正确的在题后括号内划“√”，错误的划“×”。每小题1分，共10分）

1．普遍化三参数求取压缩因子z的方法有普维法和普压法两种，在Vr≥2时, 应采用普压法。（）

2．流体流经透平时,所做的可逆轴功ws-pdV。 ( )

3．体系熵增大的过程必为不可逆过程。（）

4．当压力趋近于零时，剩余焓ΔH＝0 （）

5．理想气体等温压缩过程的焓ΔH＝0 （）

‘分数

评卷人



6．三参数普遍化方法中，第二维里系数B与偏心因子ω的关系是：

B=B0+ωB1

7．以Lewis－Randall定则为基础，其标准态逸度fi0为溶液温度和压力下所对应的纯祖分i的逸度fi。

（）

8．活度系数的数值取决于真实溶液的性质，与标准态的选择性无关。（）

9．γi<1的体系的恒沸点为最低温度恒沸点。（）

10．二元完全理想体系中i组份的汽液平衡比Ki=Pis/P。（）

分数

四、简答题（每小题5分，共10分）

1 试证明单组分系统T－S图上等压线的斜率大于零。

2 指出真实溶液的超额焓VE与混合过程焓变化ΔV的关系并说明原因。

分数

五、论证题（5分）

评卷人

试按热力学观点分析如下活度系数方程的正确性（A、B仅是T、P的函数）：

ln1Ax222(A-B)

ln22Bx12(B-A)

六、计算分析题：（共 45 分）

1 某工厂采用氨压缩制冷，制冷能力Q0=200000

kJ·h-1，操作条件如右图，且已知：

H1=1661 kJ·kg-1， H-12=1890 kJ·kg，

H-1-14=560 kJ·kg， H5=535 kJ·kg

求：（1）制冷剂循环量（kJ·h-1）；

（2）压缩机消耗功率（kW）；

（3）该循环的制冷系数；

（4）冷凝器的热负荷。

分数评卷人

2. 计算500K，100KJ恒温热源具有的有效能与无效能分别为多少？T0=298K 。

ss3. 某二元体系50℃的液相组成为x1=30%(mol分率)，P1=0.431KPa, P2=24.9KPa,

假设汽相是理想气体混合物，液相的活度系数分别为γ1＝2.92，γ2＝1.17，试计算该体系汽液平衡时的汽相组成和平衡压力。

4．某气体在300K, 1.013×10Pa下可视为理想气体，试求此气体在500K,

71.013×10Pa下的焓值。

5id已知：（1）在300K, 1.013×10Pa时，H0=0

7’-1(2) 在500K, 1.013×10Pa时，剩余焓ΔH＝5000 KJ•Kmol

id-1(3) Cp=100 KJ•Kmol•K

5. 某三元气体混合物的组成为x1=0.20，x2=0.35，x3=0.45，在6.0MPa和75℃时其组分逸度系数分别为0.7, 0.6, 0.9。试求此混合物的逸度。5

20XX级化工热力学试题（B卷）答案

一、选择题（20分）

1.B 2.D 3.B 4.A 5.B 6.C 7. D 8. A 9. B 10. A

11.B 12. B 13. A 14. B 15.B 16B 17 A 18.B 19.B 20.C

二、填空题（10分）

1.温度 2. R/PV 或 1/T 3. 最大 RMMid 5. 汽液平衡

dijj1rj -Duhem方程

8. 理想气体的混合物 9. 热力学第一定律、热力学第一定律和热力学第二定律

三、判断题（10分）

× 2.

× 3.

×4. √ 5. √ 6.

× 7. √ 8.× 9.

× 10. √

THTTH)p(

SHSHSppp四、简答题（10分）

1（5分）. 解：

HHCpT

TpSpTT0

SCpp2.（5分）解：HEHHidHEHHid

id对于理想溶液：H0

HH

EHEHHidHE

HH

五、论述题（5分）

解：恒温恒压下GD Eq

xdlnii0 （2分）

x1dln1dln2x20

dx1dx1dx1dx2 （1分）

x1dln1dln1x12Ax1x2

dx1dx2x2dln22Bx1x2

dx1dln1dln1x22Ax1x22Bx1x22x1x2(BA) （2分）

dx1dx2x1当A=B时，符合热力学一致性检验

六、计算分析题45分）

1. （14分）

解：(1)单位制冷量：q0H1H516615351126kJ/kg （2分）

制冷剂循环量：

mQ0q0200000/1126177.62kg/h （2分）

（2）单位制冷剂消耗的功：

WsH2H118901661229kJ/kg （2分）

压缩机消耗的功率：pTmWs177.62229/360011.30KW （2分）

3600（3）制冷系数：

q01126

4.92 （2分）Ws229（4）单位制冷剂放热量：q2H5H253518901355

kJ/kg （2分）冷凝器热负荷：Q21355177.62240615kJ （2分）

2. （6分）

解：有效能：298TB10Q(1)10040.4kJ （3分）

T500无效能：Bl10040.459.6KJ （3分）

3. （10分）

解：低压下汽液平衡的计算式为：yiPixiPi （4分）

PyPxPi11is1x1P1s2x2P2s （4分）

2.920.30.4311.17*0.7*24.920.7707kPay1xP11s1P2.920.30.4310.01818 （1分）

20.7707y210.018180.9818 （1分）

4. （10分）

解：

HHidHR (3分)

idid (3分)

HidHTHP300K 0.1013Mpa

理想气体

ΔH

500K 10.13Mpa

实际气体

ΔHid

500K 10.13Mpa

理想气体

等压过程：HPidCpdT100*(500300)20000kJ/kmol (2分)

300500HHEHid50002000025000kJ/kg (2分)

所以500K时的焓值为25000KJ/Kg

5. （5分）

,ln20.51082，ln30.10536 解：

ln10.35667^^^lnxilnix1ln1x2ln2x3ln30.025440.179790.0474120.2516^

（2分）

0.7775 （1分）

fP0.7756.04.665MPa （2分）