1、 1 2007 2008 学年第 3、 4学期化工热力学课程期末考试试卷（ A卷）答案及评分标准 授 课 专业班级： 得分： 本试卷共 7 道大题，满分 100 分。 一、 是否题 （本大题 20 分，每小题 2 分，正确的填“”，错误的填“”） 1、题目：吸热过程一定使系统熵增，反之，熵增过程也是吸热的 。 （ ） 2、题目：封闭体系中有两个相 , 。在尚未达到平衡时， , 两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则 , 两个相都等价于均相封闭体系。（ ） 3、题目：纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（ ） 4、题目：当压力大于临界压力时 ， 纯物质就以液态存在 。 （ ） 5、题
2、目：纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变 。 （ ） 6、题目：纯物质的平衡汽化过程 ， 摩尔体积、焓、热力学能的变化值均大于零。（ ） 7、题目： 纯物质逸度的完整定义是 ， 在等温条件下， fRTddG ln 。 （ ） 8、题目：逸度与压力的单位是相同的 。 （ ） 9、题目：热力学基本关系式 dH=TdS+VdP 只适用于可逆过程。（ ） 10、题目：对于理想溶液的某一容量性质 M，有 ii MM （ ） 二、选择题（本大题 20 分，每小题 2 分） 1、题目：由混合物的逸度的表达 式 iigii fRTGG ln 知， igiG 的状态为（ A ）。 A 系统温度 ， P
3、=1 的纯组分 i 的理想气体状态 B 系统温度 ， 系统压力的纯组分 i 的理想气体状态 C 系统温度 ， P=1 的纯组分 i 2、题目：混合物体系达到汽液平衡时 ， 总是有（ C ）。 A vl ff B vili ff C vili ff 3、题目：下列属于偏摩尔性质的是（ B ） A inpTii nVV,B inpTii nnVV ,C ixpTii xVV,4、题目：对于纯物质，一定温度下的泡点压力和露点压力的关系是（ C ）。 A 泡点压力大 B 露点压力大 C 二者相等 5、题目：在 T TC 时，用立方型状态方程计算汽相摩尔体积时，方程 有三个根，应取（ A ）。 A 最大
4、根 B 最小根 C 中间根 6、题目：指定温度下的纯物质 ， 当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时 ， 则气体的状态为（ C）。 A 饱和蒸汽 B 超临界流体 C 过热蒸汽 7、题目：自发进行的不可逆过程只能向着总熵（ B ）的方向进行，最终趋于平衡态。 A 不变 B 增加 C 减少 8、题目：物质由状态 A 变化到状态 B，沿可逆途径变化时交换的功为 W1，沿不可逆途径交换的功为 W 2，则（ A） A W1 W 2 B W1 W 2 C W1 W 2 9、题目：三元混合物各组分的摩尔分数分别为 0.25， 0.3 和 0.45，在 6.585MPa 和 348K 下，各组分的逸度系数分别为 0
5、.72， 0.65 和 0.91，混合物的逸度为（ C ）。 2 A 6.937 B 3.872 C 5.109 10、纯物质的第二 virial 系数 B（ A ）。 A 仅是 T 的函数 B 是 T 和 P 的函数 C 是任何两强度性质的函数 三、图示题（本大题 10 分） 题目：将 P-T上的纯物质的 1-2-3-4-5-6-1循环表示在 P-V 图上（ 10分） 。 6 5 5 43 3 1 2 2 PV四、计算题（本大题 50 分，每题 10 分） 题目： 1、将 1kmol氮气储存于容积为 0.04636m3、温度为 273.15K的钢瓶中，若钢瓶的安全工作压力为 15.0MPa，
6、问是否有危险（用 Virial方程的二项截断式计算）？氮气的有关临界参数为： Tc =126.2K， pc=3.394MPa， =0.040。其中：6.1r)0( T422.0083.0B ，2.4r)1( T172.0139.0B 。 答案、评分标准： Tr=T / Tc=273.15/126.2=2.1644 0 3 9 7.01 6 4 4.2 4 2 2.00 8 3.0T 4 2 2.00 8 3.0B 6.16.1r)0( （ 2 分） 1323.01644.2 172.0139.0T 172.0139.0B 2.42.4r)1( （ 2 分） 66)1()0(C c 106369
7、.101323.0040.00397.010394.3 2.126314.8BBpRTB 氮气摩尔体积为 m o l/m10636.41 0 0 00 4 6 3 6.0V 35 （ 1 分） 根据 Virial 方程：VB1RTPVZ M P a746.3710636.4 106369.10110636.4 15.273314.8VB1VRTP 5 65 （ 3 分） 已超过安全工作压力，有危险。 （ 2 分） 3 2007 2008 学年第 3、 4学期化工热力学课程期末考试试卷（ A卷）答案及评分标准 授 课 专业班级： 得分： 题目： 2、温度是 140的饱和蒸汽置于 998cm3 的
8、容器中，需要导 出多少热量方可使 43%的蒸汽冷凝（可忽略液体水的体积）？饱和水的性质如下表： T/ P 10-5 /Pa V/（ cm3 g-1） U/（ J g-1） H/（ J g-1） 饱和液体 饱和蒸汽 饱和液体 饱和蒸汽 饱和液体 饱和蒸汽 100 110 120 130 140 1.014 1.433 1.985 2.701 3.613 1.0435 1.0516 1.0603 1.0697 1.0797 1673 1210 891.9 668.5 508.9 418.94 461.14 503.50 546.02 588.74 2506.5 2518.1 2529.3 2539
9、.9 2550.0 419.04 461.30 503.71 546.31 589.13 2676.1 2691.5 2706.3 2720.5 2733.9 答案、评分标准： 因为 W=0，由封闭系统的能量平衡方程： UWQ 可得： 12 ttt UUUQ 由 T=140可查得饱和蒸汽的性质为： U1=2550.0 J g-1， svV1 =508.9 cm3 g-1 初态时蒸汽的质量为： g96.19.5 0 89 9 8VVm sv1 t1 43%的蒸汽冷凝后，蒸汽的质量为： m2=1.96（ 1 0.43） =1.12 g 则 1.89112.1998mVV 2tsv2 cm3 g-1
10、 由 svV2 可查得： svU2 =2529.3 J g-1， slU2 = 503.5J g-1 11sv21sl111t2tt UmUm57.0Um43.0UUUQ =0.43 1.961 503.5 0.57 1.961 2529.3 1.961 2550.0 1748.8（ J） 题目： 3、某二元物系组成分别为 : 2.01x ， 8.02x 饱和蒸汽压分别为 kPapS 6.241 ，kPapS 3.242 ， 计算该 系统的泡点压力及泡点组成 iy （汽相看作理想气体）。活度系数模型： 2211221121 xxAA2Aln 2122112212 xxAA2Aln （ A12=
11、0.69， A21=1.1） 答案、评分标准： 当汽相为理想气体，液相为非理想溶液时， EOS+ 的汽液平衡准则为； iisii xppy 则 pxpy iisii / 而 NiNi iisii xppyp1 1 55.08.02.069.01.1269.0xxAA2Aln 22211221121 1=1.73 02.02.08.01.169.021.1xxAA2Aln 22122112212 2=1.02 Ni Ni iisii xppyp 1 1 =24.6 0.2 1.73 24.3 0.8 1.02=3.036+19.673=28.34kPa 4 pxpys /1111 =24.6 0
12、.2 1.73 28.34=0.3 7.0y1y 12 题目： 4、某理想气体符合状态方程 P V b RT( ) ，且 TdcCigp / ，其中 a， b， c， d 为常数。推导出计算 1122 , PTHPTH 和 1122 , PTSPTS 的表达式。 注： dpTVTVHHp0 pig0 ， dpTVPRPPlnRSS p0 P0ig0 答案、评分标准 ： 将状态方程化为以 V 为显函数的形式 V=RT/p b，pRTV p 偏离焓 bpdpbdpPRTbpRTdpTVTVHHppppig 000H(T2， P2) H(T1， P1)= H(T2， P2) Hig(T2) H(T1
13、， P1) Hig(T1)+ Hig(T2) Hig(T1) = 2bp 1bp dTTdcTT 21= 121212 ln)()( TTdTTcppb 000000 lnlnln ppRdPPRPRp pRdPTVPRPPRSS PPPig ； S(T2， P2) S(T1， P1) = S(T2， P2) Sig(T2， P2) S(T1， P1) Sig(T1， P1)+ Sig(T2， P2) Sig(T1， P1) = Rln(P2/P2)+ Rln(P1/P1)+Rln(P1/P2) dTTcTT p21= Rln(P1/P2)+cln(T2/T1) d(1/T2 1/T1) 题目： 5、如果空气（可视为理想气体）绝热节流膨胀，压力从 2100KPa 降到 100KPa 不做任何功，设环境温度为298.15K。确定此过程所产生的损失功。 答案、评分标准： 因绝热节流膨胀 Q 0 H 0 T 0 所以过程的熵变为： S Rln(P1/P2) 8.314 ln(2100/100) 25.312（ KJ Kmol1 K1） 过程所产生的损失功为： WL T0 S Q 298.15 25.312 0 7547.0（ KJ Kmol1）
