2010年期末考试试卷 答案.doc

2009～2010 学年第 2 学期期末考试试卷 《 化工热力学 》（A或B卷 共 页） （考试时间：2010年6 月5 日） 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 成绩 核分人签字 得分 填空题（共20分，每空1分） 偏心因子的定义是。 混合法则描述的是 混合物状态方程中的常数项与组成及纯物质参数项的的关系, 混合法则的交互作用参数是通过p－V－T的实验数据拟合而得到的。 理想气体等压热容与真实气体等压热容的主要区别是： 理想气体等压热容是温度的函数，真实气体等压热容不仅是温度的函数还是压力的函数。 Clausius-Clapeyron方程的表达式为：或者 。 热力学第二定律的数学表达式为， 损失功的表达式为 。 剩余性质的定义式是： 超额性质的定义式是： 。 制冷剂的汽化潜热要尽可能的大，是因为： 潜热大，可增加单位质量工质的制冷能力，使制冷剂的循环量减少 。 理想混合物中混合性质变化为零的量有 △Vid、△Uid、△Hid ，不等于零的量有 △Sid、△Gid 。 高压下，理想混合气体的= Φi ，理想混合液体的γi= 1 。 纯组分逸度的定义式是；混合物中组分的逸度定义式是 ，混合物作为一个整体的逸度的定义式是 ，逸度之间的关系是 。 12 乙醇-水在101.3KPa下共沸体系的自由度为__0___。 二、简答题（共6题，每题5分） 1. 活度系数法表示的汽液平衡方程是什么？如果以Lewis-Randall规则为基准的标准态下汽液平衡方程的通式又是什么？在什么情况下可以简化为拉乌尔（Raoult）定律？ 答：活度系数法表示的汽液平衡方程是： 以Lewis-Randall规则为基准的标准态下汽液平衡方程的通式是： 在压离临界区时， 在低压下，汽相可视为理想气体，于是有：， 汽液平衡方程可以简化为： 如果体系中各组元性质相似，液相可以简化为理想溶液 于是汽液平衡方程可以简化为： 上式就是完全理想体系的汽液平衡方程，又称为拉乌尔定律。 空气分别在节流阀中和在可逆膨胀机中由温度T1=230 K、压力p1=10.13 MPa膨胀至压力p2=0.1013 MPa，如何得到空气膨胀后的最终温度T2值？ 答：空气在节流阀中膨胀是等焓过程，由T-S图上的状态1点（T1=230K、p1=10.13MPa）沿等焓线与p2=0.1013MP等压线相交与状态2点，该点的纵坐标值就是T2。 由T-S图上的状态1点（T1=230K、p1=10.13MPa）沿等熵线（即垂直线）向下至状态2点（p2=0.1013MP），该点的纵坐标值就是T2。 混合物临界点和纯物质临界点有什么相同和不同点？在什么情况下能会产生逆向蒸发现象？为什么？ 4.在气体的压缩过程中，为减少压缩功可以采用的措施有那些？ 答：（1）通过冷却措施，尽量减少压缩过程的多变指数，使过程接近等温过程。（2）采用多级压缩，级间冷却。 减少碳排放，发展低碳经济是现代社会追求的目标，化工生产能量的合理利用是实现该目标的有效手段之一，合理用能的主要措施有那些？其热力学理论基础是什么？ 答：（1）防止能量无偿降级（能量品位降低）；（2）采用最佳推动力的工艺方案；（3）合理组织能量利用梯度。 任何实际过程都是熵增加的过程，熵的增加是能量贬值的结果，能量最终变为温位与环境温位相同没有利用价值的能量，因此，熵增加的越小，能量利用的效率越高，上面的措施都是使过程的总熵变增加的小一点,即热力学第二定律。另一方面，防止能量无偿降级中也包括能量守恒原理，即热力学第一定律。 6. 通过化工热力学的学习，你能总结一下热力学的研究方法吗？并举例说明。 面对一个问题的首先进行定性了解，然后再建立它们的定量关系；在建立定量关系时，先把研究对象简单化、理想化，建立理想情况下的数学模型，实际问题的数学模型是理想模型加上校正系数。 如理想气体方程的建立；溶液逸度方程的建立；气体逸度方程的建立。 三 计算题（共50分） 1、（本题 12 分）某气体从状态1（300K、5.0×104Pa）变化到状态2（ 400K、1×107Pa），假设剩余性质可以用二阶舍项virial方程进行计算，试求该过程的焓变(H，并画出计算过程示意图。 已知该气体对应的理想气体等压热容为： (J·mol-1·K-1)，第二维里系数与温度的关系为： ，上式中T的单位是K，B的单位为cm3·mol-1。 解：初态压力较低，可视为理想气体。 二阶舍项的维里方程为： ，则： （1） （2） 代入（1）和（2）式得： 即： 则： 2、（本题 12 分）某二组元液体混合物在恒定及下的焓可用下式表示： 式中单位为。试确定在