化工热力学复习题及答案1.docx

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化工热力学复习题及答案1

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。

和

，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，

，

，

，故体系将在T，2V，0.5P状态下达到平衡，

，

，

）

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T1和T2，则该过程的

；同样，对于初、终态压力相等的过程有

。

（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=9869.2atmcm3=10000barcm3=1000Pam3。

5.普适气体常数R=8.314MPacm3mol-1K-1=83.14barcm3mol-1K-1=8.314Jmol-1K-1=1.980calmol-1K-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。

）

5.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热力学能相等。

（错。

它们相差一个汽化热力学能，当在临界状态时，两者相等，但此时已是汽液不分）

6.纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。

（错。

只有吉氏函数的变化是零。

）

7.气体混合物的virial系数，如B，C…，是温度和组成的函数。

（对。

）

8.在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。

（错。

简单流体系指一类非极性的球形流，如Ar等，与所处的状态无关。

）

二、选择题

1.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。

参考P－V图上的亚临界等温线。

）

A.饱和蒸汽

B.超临界流体

C.过热蒸汽

2.纯物质的第二virial系数B（A。

virial系数表示了分子间的相互作用，仅是温度的函数。

）

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.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。

要表示出等温线在临界点的拐点特征，要求关于V的立方型方程）

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

三、填空题

1.对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不同）；一定温度下的泡点与露点，在P－T图上是重叠的（重叠／分开），而在P-V图上是分开的（重叠／分开），泡点的轨迹称为饱和液相线，露点的轨迹称为饱和汽相线，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。

纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。

2.简述对应态原理在对比状态下，物质的对比性质表现出较简单的关系。

第3章均相封闭体系热力学原理及其应用

一、是否题

1.体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。

（对。

）

2.吸热过程一定使体系熵增，反之，熵增过程也是吸热的。

（错。

如一个吸热的循环，熵变为零）

3.热力学基本关系式dH=TdS+VdP只适用于可逆过程。

（错。

不需要可逆条件，适用于只有体积功存在的封闭体系）

4.象dU=TdS-PdV等热力学基本方程只能用于气体，而不能用于液体或固相。

（错。

能于任何相态）

5.理想气体的状态方程是PV=RT，若其中的压力P用逸度f代替后就成为了真实流体状态方程。

（错。

因为逸度不是这样定义的）

6.逸度与压力的单位是相同的。

（对）

二、选择题

1.对于一均匀的物质，其H和U的关系为（B。

因H＝U＋PV）

A.HU

B.H>U

C.H=U

D.不能确定

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

。

（错。

因对于一个均相敞开系统，n是一个变数，即

）

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。

（对。

即

）

3.理想气体混合物就是一种理想溶液。

（对）

4.对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。

（错。

V，H，U，CP，CV的混合过程性质变化等于零，对S，G，A则不等于零）

5.对于理想溶液所有的超额性质均为零。

（对。

因

）

6.理想溶液中所有组分的活度系数为零。

（错。

理想溶液的活度系数为1）

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。

（错。

同于4）

8.对于理想溶液的某一容量性质M，则

。

（错，同于4）

9.理想气体有f=P，而理想溶液有

。

（对。

因

）

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。

（错。

总熵不等于原来两气体的熵之和）

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。

（错。

吉氏函数的值要发生变化）

12.因为GE（或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上

与压力无关．（错。

理论上是T，P，组成的函数。

只有对低压下的液体，才近似为T和组成的函数）

13.纯流体的汽液平衡准则为fv=fl。

（对）

14.混合物体系达到汽液平衡时，总是有

。

（错。

两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）

15.均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有

。

（错。

应该用偏摩尔性质来表示）

16.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。

（对。

）

17.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。

（对。

）

18.符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。

（错，如非理想稀溶液。

）

第六章化工过程能量分析

1.气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值（）.

A.增加B．减少

C．不变D.不能确定

2.要加热50℃的水，从热力学角度，用以下哪一种热源，损失功最小（）

A.60℃的热水B.80℃的热水C.100℃的饱和蒸汽，D.120℃的过热蒸汽

3.不可逆过程中孤立体系的（）

A.总熵总是增加的，有效能也是增加的。

B.总熵总是减少的，有效能也是减少的。

C.总熵是减少的，但有效能是增加的。

D.总熵是增加的，但有效能是减少的。

4.一封闭体系经过一变化，体系从25℃恒温水浴吸收热量8000kJ，体系熵增25kJ/K，则此过程是（）。

A.可逆的B.不可逆的C.不可能的

5.在431.15K与286.15K之间工作的热机的最大效率是（）

A.91.77%    C.33.63%  

6.体系从同一初态到同一终态，经历二个不同过程，一为可逆过程，一为不可逆过程，此二过程环境熵变存在（）。

A．（ΔS环）可逆<（ΔS环）不可逆B.（ΔS环）可逆>（ΔS环）不可逆

C．（ΔS环）可逆=（ΔS环）不可逆D．（ΔS环）可逆=0

7.按第二定律，无论什么过程体系的熵变。

A.≤0B.≥0

C.=0D.不确定

8.在孤立体系中，因不可逆性导致作功能力损失。

公式

（式中

为环境温度）是从传热过程推出的。

A．仅适用传热过程B.也适用传质过程C．也适用流动过程D.任何过程都行

9.体系经不可逆循环又回到初态，则热温商的循环积分__________

A<0Ｂ=０C>0

10.关于做功和加热本领的描述，不正确的是（）

A压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。

B温度相同，高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。

C温度相同，高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽强。

D放出的热相同，高温高压蒸汽的作功本领比低温低压蒸汽的大。

11.非流动过程的理想功Wid等于（T.P.△V为体系温度，压力及体积变化，T0、P0为环境温度，压力）。

A）.△UB）△U-T0△SC）△U-T△S+P△VD）△U-T0△S+P0△V

12.损失功也是过程可逆与否的标志，因此有：

A）WL=T0*△S体B）WL=T0*△S环C）WL=T0*△S总

D）WL=-T0*△S总

13.体系由状态1（P1,T1）可逆变化到状态2（P2,T2），该过程用△EX的变化等于。

A）WidB）WLC）-WidD）T0△S总

14.同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率（）

A.相同B.低C.高D.不一定

15.500℃恒温热源下100KJ的热量所具有的有效能为。

（T0=298K）

A.100KJB.约40KJ

C.约60KJD.约20KJ

16.卡诺制冷循环的制冷系数与（）有关。

A.制冷剂的性质B.制冷剂的工作温度

C.制冷剂的循环速率D.压缩机的功率

17.任何体系在一定状态下的有效能是从所处状态达到与环境相平衡的可逆过程中，对外界作出的最大功。

A）正确B）错误

18.有效能是系统的一种热力学性质。

因此，系统某个状态的有效能的数值与环境状态无关。

A）正确B）错误

19.压力相同时，过热蒸汽的有效能较饱和蒸汽大，因此其做功的本领也较大。

A）正确B）错误

20.温度相同时，高压蒸汽的有效能较低压时蒸汽大，所以通常用高压蒸汽作为工艺加热之用。

A）正确B）错误

21.蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀，体系和环境总的有效能是守恒的。

A）正确B）错误

22.根据能量守恒定律，在不消耗外部能量的前提下，功可以自发的全部转化为热，热可以完全自发的转化为功。

A）正确B）错误

23.热力学效率表示能量利用真实过程与可逆过程的差距，因此，热力学效率必然小于1。

A）正确B）错误

24.要对化工过程进行节能改进，就必须对理想功、损失功、热力学效率进行计算和热力学分析

A）正确B）错误

25.根据热力学第一定律，对某过程或系统的能量衡算，不仅能确定能量的数量利用率，而且能全面地评价能量利用情况。

A）正确B）错误

26.一定状态下体系的有效能是体系由该状态达到与时此过程理想功。

27.体系经过不可逆过程，则过程熵变一定大于过程的商。

28.纯物质T-S图两相区水平线段（结线）长度表示大小。

29.单位质量稳流体系能量平衡方程是。

30.稳流体系熵方程中熵产生是体系内部所引起的。

31.体系由一状态到另一状态变化过程中以_________________方式进行时的功效应，称为此过程的理想功。

32.能量平衡是以热力学为基础，有效能平衡是以热力学

为基础。

33.能量平衡是反映系统中能量的利用情况，有效能平衡是反映系统中能量的利用情况。

34.根据热力学的观点，体系与环境间由于_____作推动力而传递的能量称为热，热力学第一定律的数学表达式是___________规定体系吸热为正值，放热为负值，体系得功为正值，对环境做功为负值。

35.对稳定流动体系单位质量能量的平衡方程式是_________.

36.当单位质量流体稳定流经水平、等径的阀门时，其能量平衡方程式可以简化为_________.

37.当单位质量的流体经过绝热节流膨胀（忽略功、能和位能的变化）其能量守恒方程为：

___________.

38.节流式正气量热计用于测量湿蒸汽的干度，其原理是是么？

39.卡诺定理的主要内容是是么？

40.热力学第二定律的表达式是_________

41.孤立体系的熵增表达式是__________

42.从热力学的角度分析某流体流动装置必须遵循哪三个原理？

43.什么是理想功、损失功？

44.理想功的两个基本条件是是么？

45.考察理想功的作用是什么？

46.在化工过程中，动能、位能变化不大的稳定流动过程理想功Wid表达式可简化为什么？

47.稳定流动体系物流的有效能EX的基本计算式为：

___________

48.在T-S图上1-2-3-4表示卡诺循环，问卡诺循环效率用面积比如何表示

T

12

43

S

49.单位质量稳定流动体系能量平衡方程是______________________________________。

流体经常通过喷嘴获得高速气体（超音速），该高速气体的速度为_______________。

计算题

参考答案

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

B

A

D

C

C

A

D

D

A

C

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

D

C

A

B

C

B

B

B

A

B

21

22

23

24

25

A

B

A

A

B

26环境基态完全平衡

27热温商

28汽化熵

29∆H+1/2∆u2+g∆Z=Q+WS

30不可逆性

31完全可逆

32第一定律；第二定律

33量；品质

34温差△U＝Q＋W

35△H＋1/2△U2+g△z=Q+Ws或△H＋△Ek＋△Ep＝Q＋Ws

36△H＝Q

37△H＝0

38采用节流原理，当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽，测定过热蒸汽的温度、压力得知过热蒸汽的焓值，从而求得湿蒸汽的干度。

39所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机，以可逆热机效率最大，所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆热机其效率相等，与工作介质无关。

ηmax＝1－T2/T1

40ds≥δQ/T

41ds≥0

42质量守恒能量守恒熵增原理

43理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时，理论上可以产生的最大功或者必须消耗的最小功。

损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功与理想功之间的差值。

Wl=Wac-Wid

441）体系内部一切变化可逆2）体系只与温度为T0的环境进行可逆的热交换。

45理想功是一个理论的极限值，用来比较实际功的标准。

46wid=△H-T0△S

47EX=（H-H0）-T0（S-S0）=T0*△S-△H

48Δh+Δu2/2+gΔz=q+wS；

1、试求0.1013MPa下298K的水变为273K的冰时的理想功，设环境的温度分别为298K和248K，过程为稳定流动过程。

水在不同状态下的焓、熵值如下表

（1）环境温度为298K高于冰点时

Wid=∆Hsys－T0∆Ssys=（－334.9－104.8）－298（－1.2265－0.3666）

=35.04kJ/kg

说明欲使水变为冰，需外界对水作功，即必须用冰机，理论上应消耗的最小功为35.04kJ/kg

（2）环境温度为248K低于冰点时

Wid=∆Hsys－T0∆Ssys=（－334.9－104.8）－248（－1.2265－0.3666）

=－44.61kJ/kg

说明此种情况下水变为冰是自发进行的，理论上可对外作功44.61kJ/kg

2、一换热器,用1MPa的饱和水蒸汽为加热介质,换热后冷凝为对应的饱和水,其流量为1000kg/h;被加热液体进口温度为80℃,流量为5800kg/h,cp=3.9080kJ/（kg⋅K）,换热器的热损失为201480kJ/h,过程为等压。

试求:

①被加热的液体的出口温度？

②该换热器的热效率？

③该换热器的损耗功？

④该换热器的热力学效率?

已知环境温度为298K。

解：

整个换热器为体系，1h计算基准

（1）被加热的液体的出口温度的计算

由题意及稳流系热力学第一定律得：

∆H蒸+∆H液=Q损

即：

m蒸（hl-hg）+m液cp（t出-t入）=Q损代入数据得：

1000（762.81-2778.1）+5800⨯3.9080（t出-80）=-201480解之得：

t出=160.0℃

（2）换热器的热效率的计算

η=∆H液/（-∆H蒸）=……=90.0%

（3）换热器的损耗功的计算

Wid蒸=∆H蒸-T0∆S蒸=∆H蒸-T0m蒸（sl-sg）

=……=-6.899×105kJ/h

Wid液=∆H液-T0∆S液

=∆H液-T0m液cpln（T出/T入）=……=4.341×105kJ/h

WL=-Wid蒸-Wid液=……=2.558×105kJ/h

（4）换热器的热力学效率的计算

ηT=Wid液/（-Wid蒸）=……=62.92%

第七章蒸汽动力循环和制冷循环

一、选择题

1.（1分）对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的压力，则其热效率（）.

A.有所提高，乏气干度下降B.不变，乏气干度增加

C.有所提高，乏气干度增加D.热效率和干度都不变

2.（1分）节流效应T-P图上转化曲线是表示的轨迹。

A.μj=0B.μj<0

C.μj>0

3.（1分）对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率（）.

A.有所提高，乏气干度下降B.不变，乏气干度增加

C.有所提高，乏气干度增加D.热效率和干度都不变

4.（1分）理想的Rankine循环工质是在汽轮机中作_____膨胀

A）等温B）等压C）等焓D）等熵

5.（1分）节流膨胀的过程是不计流体位差等速度变化，可近似看作______过程

A）等温B）等压C）等焓D）等熵

6.（1分）流体作节能膨胀时，当μJ＞0，节流后温度

A）升高B）降低C）不变

7.（1分）气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值（）

A.增加B．减少

C．不变D.不能确定

8.（1分）Rankine循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成

A）正确B）错误

9.（1分）吸收式制冷将热由低温物体向高温物体，冷凝器置于低温空间

A）正确B）错误

10.（1分）蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间，冷凝器置于低温空间

A）正确B）错误

11.（1分）单级蒸汽压缩制冷是由冷凝器、节流阀、蒸发器、过热器组成

A）正确B）错误

12.（1分）在相同的温度区间工作的制冷循环，制冷系数以卡诺循环为最大

A）正确B）错误

13.（1分）吸收式制冷采用吸收器、解吸器、溶液泵和换热器，替代蒸汽压缩制冷装置中的压缩机构成

A）正确B）错误

14.（1分）热泵的工作目的是供热，有效的利用低品味的能量，因此热泵的工作原理循环过程不同于制冷装置。

A）正确B）错误

15.（1分）冬天，使室温由10℃升至20℃，空调比电加热器更省电。

A）正确B）错误

16.（1分）关于制冷原理，以下说法不正确的是（）

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。

C.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。

17.（1分）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

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

18.（1分）某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变，比原冷凝压力下的饱和温度低了5度，则制冷循环。

A.冷量增加，功耗不变B.冷量不变，功耗减少

C.冷量减少，功耗减小D.冷量增加，功耗增加

19.（1分）关于制冷循环，下列说法不正确的是（）

（A）冬天，空调的室外机是蒸发器。

（B）夏天，空调的室内机是蒸发器。

（C）冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的。

（D）冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的。

20.（1分）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（）

（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。

21.（1分）吸收式制冷循环中解吸器，换热器，吸收器和泵这一系统的作用相当于另一类制冷循环的__________

A节流阀B膨胀机C压缩机

22.（1分）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

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

23.（1分）相同的压力下，对外作功的绝热膨胀比节流膨胀温度降低程度______

A）大B）小C）相同

24.（1分）制冷剂进入压缩机时的状态是______

A）流体B）汽液混合状态C）饱和蒸汽或过热蒸汽

25.（1分）评价蒸汽压缩制冷循环的技术经济指标是______

A）单位制冷量B）制冷剂每小时循环量C）压缩机消耗功率D）制冷系数

26.（1分）蒸汽压缩制冷循环的性能与制冷剂的热力学性质密切相关，下列哪个条件不符合制冷剂选择要求

A）沸点低B）冷凝压力低C）汽化潜热大D）较低的临介温度

27.（1分）30.吸收式制冷是消耗_______而实现制冷的目的

A）功B）热能C）机械能

28.（1分）如当地冷却水温度为常年18℃，则氨制冷循环的冷凝温度应选。

A.18℃；B.8℃；C.28℃；D.48℃。

29.（1分）如被冷物系要求达-15℃，则制冷循环中氨的适宜蒸发温度为。

A.-15℃；B.-10℃；C.-20℃；D.-45℃。

30.（1分）蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定（）制冷剂冷却和冷凝放出的热量

A大于B等于C小于

31.（1分）评价蒸汽动力循环的经济性指