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化工热力学-第2章练习题

化工热力学-第2章练习题
化工热力学-第2章练习题

第2章纯流体的p-V-T关系和状态方程

§2.1纯流体的p-V-T关系

一、判断题

1. 纯物质由蒸汽变成固体,必须经过液相。()

2. 纯物质由蒸汽变成液体,必须经过冷凝的相变化过程。()

3. 当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。()

4. 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。()

5. 在压力趋于零的极限条件下,所有的流体将成为简单流体。()

6. 压力低于所处温度下的饱和蒸气压的液体成为过热液体。()

二、选择题

1. T温度下的过冷纯液体的压力P()

A. > p s(T)

B. < p s(T)

C. = p s(T)

D. 不确定

2. T温度下的过热纯蒸汽的压力p()

A. > p s(T)

B. < p s(T)

C. = p s(T)

D. 不确定

3. 指定温度下的纯物质,当压力大于该温度下的饱和蒸气压时,则物质的状态为()

A. 饱和蒸气

B. 超临界流体

C. 过热蒸气

D. 过冷液体

4. 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

B. 饱和液体

C. 过冷液体

D. 过热蒸汽

5. 属于亚稳定状态的有()。

A. 过热蒸气

B. 过热液体

C. 饱和蒸气

D. 过冷液体

6. 下述说法哪一个正确?某物质在临界点的性质()。

A. 与外界温度有关

B. 与外界压力有关

C. 与外界物质有关

D. 是该物质本身的特性

7. 超临界流体是下列()条件下存在的物质()。

A. 高于Tc和高于Pc

B. 临界温度和临界压力下

C. 低于Tc和高于Pc

D. 高于Tc和低于Pc

8. 纯物质临界点时,其对比温度T r()。

A. = 0

B. < 0

C. > 0

D. =1

9. 液化石油气的主要成分是( )。

A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷

B. 甲烷、乙烷

C. 正己烷

D. 乙烯、丙烯

三、填空题

1. 在PT 图上纯物质三种聚集态互相共存处称 。

2. 对于纯物质,一定温度下的泡点与露点,在P -T 图上是 的(重叠/分开),而在P-V 图上是 的(重叠/分开)。

3. 对于纯物质,泡点的轨迹称为 ,露点的轨迹称为 。

4. 纯物质PV 图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于 __________。

5. 纯物质P-V 图临界等温线在临界点处的斜率为_____,用数学表达式表示__________。

四、简答题

2. 从热力学角度解释,超临界萃取技术为何常选CO 2作为萃取剂?并举例说明其应用。(4分)

§2.2流体的状态方程

一、判断题

1. 由于分子间相互作用力的存在,实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积,所以,理想气体的压缩因子Z=1,实际气体的压缩因子Z<1。( )

2. 若一个状态方程能给出纯流体正确的临界压缩因子,那么它就是一个优秀的状态方程。( )

4. 维里系数具有物理意义,它代表了物质极性的大小。( )

9. 当压力趋于零时,0),(),(=-P T M z P T M ig (M 是摩尔性质)。( )

1. 气体混合物的virial 系数,如B ,C…,是温度和组成的函数。( )

二、选择题

1. 下列气体通用常数R 的数值和单位,正确的( )。

A. K kmol m p a ???/10314.833

B. kmol cal /987.1

C. K atm cm /05.823?

D. K kmol J ?/314.8

2. 0.1Mpa ,400K 的N 2 1kmol 体积约为__________。( )

A. 3326L

B. 332.6L

C. 3.326L

D. 33.263

m

2. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根,则最大的根表示( )。

A. 饱和液摩尔体积

B. 饱和汽摩尔体积

C. 无物理意义

D. 液体摩尔体积

2. 纯物质的第二virial 系数B ( )。

A. 仅是T 的函数

B. 是T 和P 的函数

C. 是T 和V 的函数

D. 是任何两强度性质的函数

2. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程,必须至少用到( )。

A. 第三virial 系数

B. 第二virial 系数

C. 无穷项

D. 只需要理想气体方程

1. 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

三、填空题

4. 普适气体常数R = 113--???K m o l cm MPa = 113--???K m o l cm bar = 11--??K m o l J = 11--??K m o l c a l 。

1. 描述流体PVT 关系的立方型状态方程是__________三次方的物态方程。

四、简答题

2-4. 不同气体在相同温度压力下,偏离理想气体的程度是否相同?你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素?

2-10. 状态方程主要有哪些类型?如何选择使用?请给学过的状态方程之精度排个序。

§2.3对应态原理和普遍化关系式

2.3.1对应态原理

一、判断题

9. 在压力趋于零的极限条件下,所有的流体将成为简单流体。( )

4. 三参数的对应态原理较两参数优秀,因为前者适合于任何流体。( )

二、选择题

2. 纯物质临界点时,其对比温度Tr ( )。

A. = 0

B. < 0

C. > 0

D. =1

3. 偏心因子是从下列定义的( )。

A. 分子的对称性

B. 蒸汽压性质

C. 分子的极性

D. 分子的临界性质

1. 偏心因子的定义式( )。

A. 0.7lg()1s r Tr P ω==--

B. 0.8lg()1s r Tr P ω==--

C. 1.0lg()s r Tr P ω==-

D. 7.0)lg(1=--=Tr s r P ω

3. 对气体氩其偏心因子ω,等于( )。

A. 1

B. 0

C. 2

D. 3

1. 对单原子气体和甲烷,其偏心因子ω,近似等于 。( )

A. 0

B. 1

C. 2

D. 3

三、填空题

3. 简述对应态原理 。

2. 某一流体服从vdW 方程,在T r =1.5,P r =3时,V r = 。

2. 某一流体服从vdW 方程,在T r =1.5,P r =3时,V= 。

2. 某一流体服从vdW 方程,在T r =1.5,P r =3时,T = ,p = 。

1. Lydersen 的三参数对应态原理的三个参数是 。

1. Pitzer 的三参数对应态原理的三个参数是 。

1. 偏心因子的定义是7

.0/lg 1=--=r T s r P ω,其含义是 。 3. 已知异丁烷的偏心因子为ω=0.176,临界压力为P c =3.648MPa ,则在T r =0.7时的蒸气

压为 。

2. 已知乙烷的偏心因子为ω=0.099,临界压力为p c =4.870MPa ,则在Tr=0.7时的蒸汽压为 。

3. 已知正丁烷的偏心因子ω=0.193,临界压力P c =3.797MPa ,则在T r =0.7时的蒸汽压为 。

5. 偏心因子的概念是什么?为什么要提出这个概念?它可以直接测量吗?

7. 简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。

2.3.2普遍化关系式

9. 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 ,式中B 0,B 1可由T r 计算出。( )

A. B=B 0B 1ω

B. B=B 0+B 1ω

C. BP c /RT c =B 0+B 1ω

D. B=B 0ω+B 1

1. 根据Pitzer 提出的三参数对应态原理,计算给定T ,P 下纯流体的压缩因子Z 时,可查表得到 ,并根据公式 ,计算出Z 。

2. 根据Pitzer 提出的三参数对应态原理,计算给定T ,P 下纯流体的压缩因子Z 时,可查表得到_______、_______,并根据公式____________,计算出Z 。如果无法查表,也可根据截断的Virial 公式1B P Z R T

=+,利用B 0,B 1仅为对比温度的函数,计算出B 0,

B 1,根据公式___________________,计算出B ,从而得到Z 的数值。

6. 什么是状态方程的普遍化方法?普遍化方法有哪些类型?

§2.4真实气体混合物的p-V-T 关系

5. RK 方程中,常数a ,b 的混合规则分别为∑=

i i i M a y a ,∑=i i i M b y b 。

( ) 7. 对三元混合物,展开第二virial 系数==∑∑

==ij i j j i B y y B 3131 ,微观上,virial 系

数反映了分子间的相互作用,第二virial 系数反映了 。

7. 对于三混合物,展开PR 方程常数a 的表达式,∑∑

==-=313

1)1(i j ij jj ii j i k a a y y a = 。

其中,下标相同的相互作用参数有112233,,k k k ,其值应为 。

9. 如何理解混合规则?为什么要提出这个概念?有哪些类型的混合规则?

四、计算题

(一)立方型EOS

(二)virial EOS

(三)普遍化关系式

化工热力学复习题(附答案)

化工热力学复习题 一、选择题 1. T 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 超临界流体 过热蒸汽 2. 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T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( B ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( C ) " A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。 (D )强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (A )逸度可称为“校正压力” 。 (B )逸度可称为“有效压力” 。 (C )逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 (D )逸度可代替压力,使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 (E )逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 7. 二元溶液,T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 ` c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 9.关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) (A )活度是相对逸度,校正浓度,有效浓度;(B) 理想溶液活度等于其浓度。 (C )活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。(D )任何纯物质的活度均为1。 (E )r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10.等温等压下,在A 和B 组成的均相体系中,若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加,则B 的偏摩尔体积将(B ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 " 11.下列各式中,化学位的定义式是 ( A ) 12.混合物中组分i 的逸度的完整定义式是( A )。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ; D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ

化工热力学习题集(附答案)复习 (1)

模拟题一 一.单项选择题(每题1分,共20分) 本大题解答(用A或B或C或D)请填入下表: 1.T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 2.T温度下的过冷纯液体的压力P(a ) A.>()T P s B.<()T P s C.=()T P s 3.T温度下的过热纯蒸汽的压力P( b ) A.>()T P s B.<()T P s C.=()T P s 4.纯物质的第二virial系数B() A 仅是T的函数 B 是T和P的 函数 C 是T和V的 函数 D 是任何两强度性质 的函数 5.能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程,必须 至少用到() A.第三virial系 数B.第二virial 系数 C.无穷 项 D.只需要理想气 体方程 6.液化石油气的主要成分是() A.丙烷、丁烷和少量 的戊烷B.甲烷、乙烷 C.正己 烷 7.立方型状态方程计算V时如果出现三个根,则最大的根表示() A.饱和液摩尔体积 B.饱和汽摩尔体积 C.无物理意义

8. 偏心因子的定义式( ) A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。(D )强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( ) (A )逸度可称为“校正压力” 。 (B )逸度可称为“有效压力” 。 (C )逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 (D )逸度可代替压力,使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 (E )逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 13. 二元溶液,T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 14. 关于化学势的下列说法中不正确的是( ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质

化工热力学考试复习题

化工热力学标准化作业一 一、是否题(正确划√号,错误划×号,并写清正确与错误的原因) 1、纯物质由蒸汽变成液体,必须经过冷凝的相变化过程。 2、当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。 3、由于分子间相互作用力的存在,实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积,所以,理想气体的压缩因子Z=1,实际气体的压缩因子Z<1。 4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。 5、在同一温度下,纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。 6、纯物质的平衡气化过程,摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零, 7、气体混合物的virial系数,如B、C…,是温度的函数。 8*、virial方程和RK方程既可以应用于汽相,又可以用于液相。 9*、在virial方程中,virial系数反映了分子间的相互作用。 10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。 二、填空题 1、T温度下的过热纯蒸气的压力p _____p s(T)。 2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_____(吉氏函数)、__________(Claperyon方程)。它们(能/不能)推广到其它类型的相相平衡。 3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为___________、__________。

4、对于纯物质,一定温度下的泡点压力与露点压力是______的(相同/不同);一定温度下的泡点与露点,在p-T图上是______的(重叠/分开),而在p-V图上是______的(重叠/分开);泡点的轨迹称为___________,露点的轨迹称为___________,饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为___________;纯物质汽液平衡时,压力称为______,温度称为______。 5、正丁烷的偏心因子ω=,临界压力p c=时,则在T r=时的蒸汽压为___________MPa。 6*、状态方程通常分为三类,分别是__________,__________,__________。7*、在状态方程的分类中,RK方程属于__________,virial方程属于__________。 8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的,vdW方程的形式是p=RT/(V -b)-a/V2,RK方程的形式为____________________。 三、计算题 1、将1mol甲烷压缩贮于容积为,温度为的钢瓶内,问此甲烷产生的压力有多大分别用(1)理想气体状态方程;(2)RK方程计算。已知甲烷的临界参数为T c=,p c=。RK方程中a=,b= RT c/p c。 解: 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内,钢弹浸于温度为65℃的恒瘟水浴中,试分别用下述方法计算氨的压力。(1)理想气体状态方程;(2)RK方程;(3)Pitzer普遍化方法。已知氨的临界常数为T c=,p c=,V c=mol,ω=。RK方程中a=,b= RT c/p c。Virial方程中B(0)=-;B(1)=-。 解: 3、试分别用下列三种方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。(1) 用理想

化工热力学习题集(附标准答案)

化工热力学习题集(附标准答案)

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模拟题一 一.单项选择题(每题1分,共20分) 本大题解答(用A 或B 或C 或D )请填入下表: 1. T 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 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P ( A ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P ( B ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 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T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程,必须至少用到( ) A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是( A ) A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根,则最大的根表示( B ) A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式( A ) A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( B ) A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ????????? =- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( C ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。(D )强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (A )逸度可称为“校正压力” 。 (B )逸度可称为“有效压力” 。 (C )逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 (D )逸度可代替压力,使真实气体 的状态方程变为fv=nRT 。 (E )逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案

化工热力学复习题及答案

第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?,如一体积等于2V 的绝热刚性容器,被一理想的隔板一分为二,左侧状 态是T ,P 的理想气体,右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后,由于Q =W =0, 0=U ?,0=T ?,0=H ?,故体系将在T ,2V ,0.5P 状态下达到平衡,()2ln 5.0ln R P P R S =-=?,2ln RT S T H G -=-=???,2ln RT S T U A -=-=???) 2. 封闭体系的体积为一常数。(错) 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对) 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。) 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积相等, 初态和终态的温度分别为T 1和T 2,则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?;同样,对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。) 6. 自变量与独立变量是一致的,从属变量与函数是一致的。(错。有时可能不一致) 三、填空题 1. 状态函数的特点是:状态函数的变化与途径无关,仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章P-V-T关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体,必须经过冷凝的相变化过程。(错。可以通过超临界流体区。) 2. 当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。(错。若温度也大于临界温度时,则是超临 界流体。) 3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大,饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。(对。则纯物质的P -V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。) 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。(错。纯物质的三相平衡时,体系自 由度是零,体系的状态已经确定。)

化工热力学英文习题

Michigan State University DEPARTMENT OF CHEMICAL ENGINEERING AND MATERIAL SCIENCE ChE 821: Advanced Thermodynamics Fall 2008 1. (30) A thermodynamicist is attempting to model the process of balloon inflation by assuming that the elastic casing behaves like a spring opposing the expansion (see below). The model assumes that the piston/cylinder is adiabatic. As air (following the ideal gas law) is admitted, the spring is compressed. The pressure on the spring side of the piston is zero, so that the spring provides the only force opposing movement of the piston. The pressure in the tank is related to the gas volume by Hooke’s law P ? P i = k (V – V i ) where k = 1E-5 MPa/cm 3, P i = 0.1 MPa, T i = 300K, and V i = 3000 cm 3, Cv = 20.9 J/mol K, independent of temperature, and the reservoir is at 0.7 MPa and 300K. Provide the balances needed to determine the gas temperature in the cylinder at volume V = 4000cm 3. Perform all integrations. Do not calculate the gas temperature, but provide all equations and parameter values to demonstrate that you could determine the gas temperature. 2. (30) Consider two air tanks at the initial conditions shown below. We wish to obtain work from them by exchanging heat and mass between the tanks. No gas may be vented to the atmosphere, and no heat may be exchanged with the atmosphere. Reversible devices may be used to connect the two tanks. Provide the balances necessary to calculate the maximum work that may be obtained. Perform all integrations. Do not calculate the work value, but provide all equations and parameter values to demonstrate that you could determine the work value. C p = 29.3 J/molK. Use the ideal gas law. Tank A 400 K 5 bar 6 m 3 Tank B 200 K 0.1 bar 10 m 3

化工热力学复习题(附答案)

化工热力学复习题 一、选择题 1. T 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 超临界流体 过热蒸汽 2. 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T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( B ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( C ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。 (D )强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (A )逸度可称为“校正压力” 。 (B )逸度可称为“有效压力” 。 (C )逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 (D )逸度可代替压力,使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 (E )逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 7. 二元溶液,T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 9.关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) (A )活度是相对逸度,校正浓度,有效浓度;(B) 理想溶液活度等于其浓度。 (C )活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。(D )任何纯物质的活度均为1。 (E )r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10.等温等压下,在A 和B 组成的均相体系中,若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加,则B 的偏摩尔体积将(B ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11.下列各式中,化学位的定义式是 ( A ) 12.混合物中组分i 的逸度的完整定义式是( A )。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0 lim →p [f ^i /P]=1 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ

化工热力学 例题 与解答(12)

第4章 非均相封闭体系热力学 一、是否题 1. 偏摩尔体积的定义可表示为{}{}i i x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠? ??? ????=???? ???=,,,,?。 2. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。 3. 理想气体混合物就是一种理想溶液。 4. 对于理想溶液,所有的混合过程性质变化均为零。 5. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。 6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。 7. 体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。 8. 对于理想溶液的某一容量性质M ,则__ i i M M =。 9. 理想气体有f=P ,而理想溶液有i i ?? =?。 10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后,则温度和压力不变,总体积为原来两气体体积 之和,总热力学能为原两气体热力学能之和,总熵为原来两气体熵之和。 11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液,则混合过程的温度、压力、焓、热力学 能、吉氏函数的值不变。 12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数,故理论上i γ与压力无关。 13. 在常温、常压下,将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后,其总体积为 30 cm 3。 14. 纯流体的汽液平衡准则为f v =f l 。

15. 混合物体系达到汽液平衡时,总是有l i v i l v l i v i f f f f f f ===,,??。 16. 均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有 ∑= i i t M n M 。 17. 对于二元混合物体系,当在某浓度范围内组分2符合Henry 规则,则在相同的浓度范围内 组分1符合Lewis-Randall 规则。 18. 二元混合物,当01→x 时,1*1→γ,∞→11γγ,12→γ,∞=2*2/1γγ。 19. 理想溶液一定符合Lewis-Randall 规则和Henry 规则。 20. 符合Lewis-Randall 规则或Henry 规则的溶液一定是理想溶液。 21. 等温、等压下的N 元混合物的Gibbs-Duhem 方程的形式之一是 0ln 0 =??? ? ??∑ =i i N i i dx d x γ。(错。0ln 0 =??? ? ??∑ =j i N i i dx d x γ,N j ~1∈) 等温、等压下的二元混合物的Gibbs-Duhem 方程也可表示成0ln ln * 2 211=+γγd x d x 。 22. 二元溶液的Gibbs-Duhem 方程可以表示成 () () ?? ???????=-==? ? ? ======)1() 0()1()0(210 121111111ln x P x P E x T x T E x x T dP RT V P dT RT H dx 常数常数γγ 23. 下列方程式是成立的:(a )111 1ln ?ln f f RT G G -=-;(b) 1111ln ln γ+=-x RT G G l l ;(c)v l v l f f RT G G 1111?ln ?ln -=-;(d)???? ??=→1111?lim 1x f f x ;(e)??? ? ??=→110,1?lim 1x f H x Solvent 。 24. 因为E H H =?,所以E G G =?。 25. 二元溶液的Henry 常数只与T 、P 有关,而与组成无关,而多元溶液的Henry 常数则与T 、 P 、组成都有关。

化工热力学(第三版)第二章答案

化工热力学(第三版) 习题解答集 朱自强、吴有庭、李勉编著

前言 理论联系实际是工程科学的核心。化工热力学素以概念抽象、难懂而深深印在学生的脑海之中。特别使他们感到困惑的是难以和实际问题进行联系。为了学以致用,除选好教科书中的例题之外,很重要的是习题的安排。凭借习题来加深和印证基本概念的理解和运用,补充原书中某些理论的推导,更主要的是使学生在完成习题时能在理论联系实际的锻炼上跨出重要的一步。《化工热力学》(第三版)的习题就是用这样的指导思想来安排和编写的。 《化工热力学》自出版以来,深受国内同行和学生的关注和欢迎,但认为习题有一定的难度,希望有一本习题集问世,帮助初学者更有效地掌握基本概念,并提高分析问题和解决问题的能力。为此我们应出版社的要求把该书第三版的习题解撰并付印,以飨读者。 在编写过程中除详尽地进行习题解答外,还对部分习题列出了不同的解题方法,便于读者进一步扩大思路,增加灵活程度;对部分有较大难度的习题前加上“*”号,如果教学时间较少,可以暂时不做,但对能力较强的学生和研究生也不妨一试。使用本题解的学生,应该先对习题尽量多加思考,在自学和独自完成解题的基础上加以利用和印证,否则将与出版此书的初衷有悖。 参加本习题题解编写的人员是浙江大学化工系的朱自强教授、南京大学化工系的吴有庭教授、以及李勉博士等,浙江大学的林东强教授、谢荣锦老师等也对本习题编写提供了有益的帮助。在此深表感谢。由于编写时间仓促,有些地方考虑不周,习题题解的写作方法不善,甚至尚有解题不妥之处,希望读者能不吝赐教,提出宝贵意见,以便再版时予以修改完善。

第二章 流体的压力、体积、浓度关系:状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。(1) 理想气体方程;(2) RK 方程;(3)PR 方程;(4) 维里截断式(2-7)。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] (1) 根据理想气体状态方程,可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积id V 为 331 6 8.314(400273.15) 1.381104.05310 id RT V m mol p --?+= = =??? (2) 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形,可写为 0.5 ()() RT a V b V b p T pV V b -= +- + (E1) 其中 2 2.5 0.427480.08664c c c c R T a p RT b p == 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K, c p =4.60MPa ,将它们代入a, b 表达式得 2 2.5 6-20.5 6 0.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010 a ??= =???? 5 3 1 6 0.086648.314190.6 2.9846104.6010 b m m ol --??= =??? 以理想气体状态方程求得的id V 为初值,代入式(E1)中迭代求解,第一次迭代得到1V 值为 5 16 8.314673.15 2.9846104.05310 V -?= +?? 35 0.5 6 3 3 5 3.2217(1.38110 2.984610)67 3.15 4.05310 1.38110 (1.38110 2.984610) -----??-?- ??????+? 3 5 5 3 3 1 1.38110 2.984610 2.124610 1.389610m m ol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为

化工热力学第二章习题答案剖析

习题: 2-1.为什么要研究流体的pVT 关系? 答:在化工过程的分析、研究与设计中,流体的压力p 、体积V 和温度T 是流体最基本的性质之一,并且是可以通过实验直接测量的。而许多其它的热力学性质如内能U 、熵S 、Gibbs 自由能G 等都不方便直接测量,它们需要利用流体的p –V –T 数据和热力学基本关系式进行推算;此外,还有一些概念如逸度等也通过p –V –T 数据和热力学基本关系式进行计算。因此,流体的p –V –T 关系的研究是一项重要的基础工作。 2-2.理想气体的特征是什么? 答:假定分子的大小如同几何点一样,分子间不存在相互作用力,由这样的分子组成的气体叫做理想气体。严格地说,理想气体是不存在的,在极低的压力下,真实气体是非常接近理想气体的,可以当作理想气体处理,以便简化问题。 理想气体状态方程是最简单的状态方程: RT pV = 2-3.偏心因子的概念是什么?为什么要提出这个概念?它可以直接测量吗? 答:纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。实验发现,纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系,即符合: ???? ??-=r s r T p 11log α 其中,c s s r p p p = 对于不同的流体,α具有不同的值。但Pitzer 发现,简单流体(氩、氪、氙)的所有蒸气压数据落在了同一条直线上,而且该直线通过r T =0.7,1log -=s r p 这一点。对于给定流体对比蒸气压曲线的位置,能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙(简单球形分子)的s r p log 值之差来表征。 Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω,即 )7.0(00.1log =--=r s r T p ω 任何流体的ω值都不是直接测量的,均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。 2-4.纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大,饱和蒸气的摩尔体积随着温度的 升高而减小吗? 答:正确。由纯物质的p –V 图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。 2-5.同一温度下,纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗? 答:同一温度下,纯物质的饱和液体与饱和蒸气的Gibbs 自由能是相同的,这是纯物质气液

化工热力学复习题及答案

第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?,如一体积等于2V 的绝热刚性容器,被一理想的隔板一分为二,左侧状 态是T ,P 的理想气体,右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后,由于Q =W =0,0=U ?,0=T ?,0=H ?,故体系将在T ,2V ,状态下达到平衡,()2ln 5.0ln R P P R S =-=?,2ln RT S T H G -=-=???,2ln RT S T U A -=-=???) 2. 封闭体系的体积为一常数。(错) 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对) 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。) 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积相等, 初态和终态的温度分别为T 1和T 2,则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?;同样,对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。) 6. 自变量与独立变量是一致的,从属变量与函数是一致的。(错。有时可能不一致) 三、填空题 1. 状态函数的特点是:状态函数的变化与途径无关,仅决定于初、终态 。 2. : 3. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 4. 1MPa=106Pa=10bar==。 5. 1kJ=1000J== cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 6. 普适气体常数R = cm 3 mol -1 K -1= cm 3 mol -1 K -1= J mol -1 K -1 = mol -1 K -1。 第2章P-V-T关系和状态方程 一、是否题 1. & 2. 纯物质由蒸汽变成液体,必须经过冷凝的相变化过程。(错。可以通过超临界流体区。) 3. 当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。(错。若温度也大于临界温度时,则是超临界流体。) 4. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大,饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高 而减小。(对。则纯物质的P -V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。)

化工热力学习题集(附答案)

模拟题一 1. T 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 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P ( a ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P ( b ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 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T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程,必须至少用到( a ) A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是( a ) A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根,则最大的根表示( ) A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式( ) A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。

化工热力学试题

化工热力学试题(B)卷 (2003~2004年度第二学期化学工程与工艺专业01级,2004.6) 学号姓名成绩 一.选择题(每题1分) 1.超临界流体是下列 A 条件下存在的物质。 A.高于T C和高于P C B.高于T C和低于P C C.低于T C和高于P C D.T C和P C 2.对理想气体有 C A. (?H/?P)T<0 B. (?H/?P)T>0 C. (?H/?P)T=0 3. 混合气体的第二维里系数C 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 4.某气体符合P=RT/(V-b)状态方程,从V1等温可逆膨胀至V2,则体系的熵变为 C A. RTln(V2-b)/(V1-b) B. 0 C. Rln(V2-b)/(V1-b) D. RlnV2/V1. 5.对于蒸汽动力循环要提高热效率,可采取一系列措施,以下说法不正确的是 B , A.同一Rankine循环动力装置,可提高蒸气过热温度和蒸汽压力 B.同一Rankine循环动力装置,可提高乏气压力。 C.对Rankine循环进行改进,采用再热循环。 D.对Rankine循环进行改进,采用回热循环。 6.作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机(即蒸汽透平机)中抽出部分蒸汽去 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 7.某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器的出口P,T,现T比原冷凝压力下的饱和温度低了5度,其它 不变,则制冷循环 A 。 A.冷量增加,压缩功耗不变; B.冷量不变,压缩功耗减少 C.冷量减少,压缩功耗减小; D.冷量增加,压缩功耗增加 8.二元非理想极稀溶液,其溶质和溶剂分别遵守A A. Henry定律和Lewis--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. 9.. 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 C , 式中B0,B1可由T r计算出。 A. B=B0B1ω B. B=B0+B1ω C. BP c/RT=B0+B1ω D. B=B0ω+B1

化工热力学答案

第二章 均相反应动力学习题 1. 【动力学方程形式】 有一气相反应,经实验测定在400℃下的速率方程式为: 2 3.66A A dP P dt = 若转化为2 (/.)A kC A r mol hl =形式, 求相应的速率常数值及其单位。 2. [恒温恒容变压定级数] 在恒容等温下,用等摩尔H 2和NO 进行实验,测得如下数据: 总压(MPa )0.0272 0.0326 0.038 0.0435 0.0543 半衰期(s ) 256 186 135 104 67 求此反应级数 3.[二级反应恒容定时间] 4.醋酸和乙醇的反应为二级反应,在间歇反应反应器中,5min 转化率可达50%,问转化率为75%时需增加多少时间? 4、【二级恒容非等摩尔加料】 溴代异丁烷与乙醇钠在乙醇溶液中发生如下反应: i-C 4H 9Br+C 2H 5Na →Na Br+i-C 4H 9 OC 2H 5 (A) (B) (C) (D) 溴代异丁烷的初始浓度为C A0=0.050mol/l 乙醇钠的初始浓度为C B0=0.0762mol/l,在368.15K 测得不同时间的乙醇钠的浓度为: t(min) 0 5 10 20 30 50 C B (mol/l) 0.0762 0.0703 0.0655 0.0580 0.0532 0.0451 已知反应为二级,试求:(1)反应速率常数;(2)反应一小时后溶液中溴代异丁烷的浓度;(3)溴代异丁烷消耗一半所用的时间。 5. [恒温恒容变压定级数] 二甲醚的气相分解反应CH 3OCH 3 → CH 4 +H 2 +CO 在恒温恒容下进行,在504℃获得如下数据: t (s ) 0 390 777 1195 3155 ∞ Pt ×103(Pa ) 41.6 54.4 65.1 74.9 103.9 124.1

化工热力学试题

一、 单项选择题(每题3分,共30分): 1.关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是( B ) 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。 2.下列关于G E 关系式正确的是( C )。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 3.下列偏摩尔自由焓表达式中,错误的为( D )。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=;C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 4.下述说法哪一个正确? 某物质在临界点的性质( D ) (A )与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性。 5.关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (A )逸度可称为“校正压力” 。 (B )逸度可称为“有效压力” 。 (C )逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 (D )逸度可代替压力,使真实气体的状态方程 变为fv=nRT 。 (E )逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 6.范德华方程与R -K 方程均是常见的立方型方程,对于摩尔体积V 存在三个实根或者一个实根,当存在三个实根时,最大的V 值是 B 。 A 、饱和液体体积 B 、饱和蒸汽体积 C 、无物理意义 D 、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积 7.对于流体混合物,下面式子错误的是 D 。 A B 、 i i i V P U H += C i i V i i U U = D 、理想溶液的i i S S = i i G G = 8.由纯组分形成理想溶液时,其混合焓ΔH id B 。 A. >0; B. =0; C. <0 ; D. 不确定。 9.体系中物质i 的偏摩尔体积i V 的定义式为: D 。 A.i j n v T i i i n V V ≠??=,,][ B .i j n v T i i n V V ≠??=,,][总 C .i j n p T i i i n V V ≠??=,,][ D. i j n p T i i n V V ≠??=,,][总 10.混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 C 。 A.i i f x f ∧ ∑=; B. i f f ∧ ∑=; C. ln i i i x f x f ∧ ∑=ln ; D. ln 0 ln f x f i ∑=

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