化工热力学考试复习题.docx
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化工热力学考试复习题
文档编制序号:
[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
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_____ps(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pc=时,则在Tr=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Tc=,pc=。
RK方程中a=,b=RTc/pc。
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Tc=,pc=,Vc=mol,ω=。
RK方程中a=,b=RTc/pc。
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)用理想气体方程;
(2)用RK方程;(3)用Virial方程截断式(1-38),其中的第IIVirial系数用Pitzer的普遍化关联式(1-42、1-43)计算。
解:
4、将压力为.温度为477K条件下测量的
的
压缩到
,若温度为,则其压力为若干分别用下述方法计算:
(1)VanderWaals方程;
(2)Redlich-Kwong方程;(3)Peng-Robinson方程;(4)普通化关系式。
解:
5、试用下列方法计算K、的异丙醇蒸气V与Z值。
已知异丙醇的Virial系数实验值
、
。
(1)理想气体状态方程;
(2)
;(3)
解:
6、在50℃、MPa时由(摩尔分率)的氮气和(摩尔分率)的乙烯组成混合气体,试用下列4种方法计算混合气体的摩尔体积。
已知实验数据求出的
。
(1)理想气体方程;
(2)Amagat定律和普遍化压缩因子图;(3)虚拟临界常数法(Kay规则);(4)截至第II项的Virial方程。
解:
7、试估算氨在293K下蒸发前后体积的变化量。
已知:
氨在293K下的蒸气压为
。
解:
8、估算150℃时乙硫醇的液体摩尔体积。
已知实验值为
。
乙硫醇的物性为
、
、
,
。
20℃时乙硫醇的饱和液体密度为
。
解:
9、已知正常流体的饱和燕气压可以用经验方程:
表示,其中p的单位为MPa,T的单位是K,试推导出该流体偏心因子表达式。
化工热力学标准化作业二
一、是否题(正确划√号,错误划×号,并写清正确与错误的原因)
1、热力学基本关系式dH=TdS+Vdp只适用于可逆过程。
2、当压力趋于零时,M(T,p)-Mig(T,p)≡0(M是摩尔容量性质)。
3、纯物质逸度的完整定义是,在等温条件下,dG=RTdlnf。
4、当p→0时,f/p→∞。
5、吉氏函数与逸度系数的关系是G(T,p)-Gig(T,p=1)=RTlnφ。
6、对于一均相系统,
等于R。
二、填空题
1、一气体符合p(V-b)=RT的状态方程从V1等温可逆膨胀到V2,则系统的ΔS为_____。
2、理想气体状态的逸度系数等于_____。
3、以吉布斯函数表示的汽液平衡准则是__________。
4、以逸度表示的纯物质的汽液平衡准则是__________。
5、以逸度系数表示的纯物质的汽液平衡准则是__________。
三、计算题
1、压力是3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的容器中,需要导出多少热量方可使一半的蒸汽冷凝(可忽视液体水的体积)已知水的性质表。
解:
2、
(1)分别用PR方程和三参效对应状态原理计算,312K的丙烷饱和蒸气的逸度;
(2)分别用PR方程和三参数对应态原理计算312K、7MPa丙烷的逸度;(3)从饱和气相的逸度计算312K、7MPa丙烷的逸度。
设在1~7MPa的压力范围内液体丙烷的比容为
,且为常数。
解:
3、试用普遍化方法计算丙烷气体从378K、的初态变化到463K、的终态时过程的
和
值。
已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为:
,式中T用K表示,
表示。
解:
4、试用Virial方程截断式(1-39)推导出描述某气体的
、
与
的表达式。
解:
5、选择合适的普遍化关联方法计算1kmol丁二烯-1,3从,127℃压缩到、227℃时的
、
和
。
已知:
丁二烯-1,3的
、
、
,理想气体的等压热容
解:
化工热力学标准化作业三
一、是否题(正确划√号,错误划×号,并写清正确与错误的原因)
1、偏摩尔体积的定义可表示为
。
2、对于理想溶液,所有的混合过程性质变化均为零。
3、对于理想溶液所有的超额性质均为零。
答:
4、系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。
5、理想气体有f=p,而理想溶液有
。
6、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,总内能为原两气体热力学能之和,总熵为原来两气体熵之和。
7、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。
8、纯流体的汽液平衡准则为
。
9、混合物系统达到汽液平衡时,总是有
,
,
。
10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。
4-10、理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。
11、符合Lewis-Randall规则的溶液称为理想稀溶液。
12、符合Henry规则的溶液称为理想溶液。
二、填空题
1、已知某二元系统的
则对称归一化的活度系数
是____________。
2、由混合物的逸度的表达式
知,
的状态为系统温度、p=_____的纯组分i的理想气体状态。
3、常温、常压下二元液相系统的溶剂组分的活度系数为
(α,β是常数),则溶质组分的活度系数表达式是
_________________。
4*、偏摩尔性质的定义式为___________,其含义为_____________________________。
5、若溶液性质(M)为lnf,则其偏摩尔性质(
)为______,二者间的关系式
为_______________________。
6、若溶液性质(M)为lnΦ,则其偏摩尔性质(
)为______,二者间的关系式
为_______________________。
7、若溶液性质(M)为GE/RT,则其偏摩尔性质(
)为______,二者间的关系式
为_______________________。
8、超额性质的定义是___________________________________。
9、当M=V,U,H,Cv,Cp时,△Mig=_____。
10、当M=S时,△Mig=_________________。
11、当M=A,G时,△Mig=_________________。
12、在温度、压力一定时,二元混合物的偏摩尔性质可以用摩尔性质来表达,分别是
=_________________;
=_________________。
三、计算题
1、,若干NaCl(B)溶解于1kg水(A)中形成的溶液的总体积的关系为Vt=++2+(cm3)。
求nB=时,水和NaCl的偏摩尔体积
。
解:
2、常压下的三元气体混合物的
,求等摩尔混合物的
。
解:
3、三元混合物的各组分的摩尔分数分别为,和,在和348K下的各组分的逸度系数分别是,和,求混合物的逸度。
解:
4、采用合适的方法和合理的假设计算下列甲醇
(1)-水
(2)系统的组分逸度(a)p=10325Pa,T=℃,y1=的汽相;(b)p=10325Pa,T=℃,x1=的液相。
已知Antoine方程lnps=A-B/(C+T),甲醇的常数为A=,B=,C=-;水的常数为A=,B=,C=-。
液相符合Wilson方程,其模型参数是Λ12=,Λ21=。
解:
5、采用合适的方法和合理的假设计算p=,T=时下列甲醇
(1)-水
(2)系统的组分逸度(a)y1=的气体混合物;(b)x1=的液体混合物。
已知Antoine方程lnps=A-B/(C+T),甲醇的常数为A=,B=,C=-;水的常数为A=,B=,C=-。
液相符合Wilson方程,其模型参数是Λ12=,Λ21=。
解:
6、已知环己烷
(1)-苯
(2)系统在40℃时的超额吉氏函数是GE/RT=和p1s=,p2s=,求γ1,γ2,
,
。
解:
7、在T、P为常数时,曾有人推荐用下面一对方程来表示二元系偏摩尔体积数据:
式中:
a、b只是温度和压力的函数,试问从热力学角度考虑,上述方程是否合理
解:
8、在,时,乙醇
(1)-水
(2)所形成的溶液,其体积可以用下式表示:
将乙醇和水的偏摩尔体积表示为浓度x2的函数,纯乙醇,纯水的摩尔体积和无限稀释下两者的体积。
解:
9、某二元溶液的过量Gibbs函数模型为GE/RT=Ax1x2,其中A仅为温度的函数,试求
(1)基于Lewis-Randall规则的活度系数模型;
(2)溶液的组分逸度模型;(3)lnfL模型。
解:
化工热力学标准化作业四
一、是否题(正确划√号,错误划×号,并写清正确与错误的原因)
1*、一个由N个组分组成的汽液两相系统,在一定的温度、压力下达到平衡,则该两相平衡系统的基本的强度性质变量为N个。
2、在一定压力下,组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
3、能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。
4*、Gibbs-Duhem方程是混合物中各组分的偏摩尔性质的约束关系,不仅能检验偏摩尔性质的模型,而且,在相平衡数据的检验和推算中也有很重要的作用。
5*、混合物的相变过程与纯物质的情形有所不同,如在等压条件下,混合物的相变过程一般是变温过程,而纯物质是等温过程。
6、在二组分汽液两相平衡系统中,若真实系统偏离理想系统的程序较大,以致于在泡点线上产生极值点,称为沸腾点。
二、填空题
1、二元气体混合物的摩尔分数y1=,在一定的温度和压力下,组分1的逸度系数等于,组分2的逸度系数等于,则此时混合物的逸度系数为______。
2、关系式
适用的条件是______________________________。
3、关系式
适用的条件是___________________________________。
4、关系式
适用的条件是___________________________________。
5、汽液平衡数据的一致性检验的方法一般有两种,即_______________和_______________。
化工热力学标准化作业五
一、填空题
1、在敞开系统中,根据能量守恒原理,进入系统的能量=离开系统的能量+__________。
2、系统与环境交换的总功包括轴功和_____。
流动功。
3、轴功是指_____________________________________________;流动功是指________________________________________。
4、熵增原理的内容是__________________________________________________。
5、稳定流动状态指的是__________________________________________________。
二、计算题
1、某厂有一输送92℃热水的管道,由于保温不良,致使用时水温下降至67℃,试求水温降低过程的热损失与损耗功。
设环境温度为25℃,已知水的定压热容为kg·K。
解:
2、某厂有一输送90℃热水的管道,由于保温不良,致使用时水温下降至70℃,试求水温降低过程的热损失与损耗功。
设环境温度为25℃,已知水的定压热容为kg·K。
解:
3、某理想气体(分子量为28)在1089K、下通过一透平机膨胀到,透平机的排气以亚音速排出。
进气的质量流量为
,输出功率为,透平机的热损失为
。
透平机进、出口连接管的内径为,气体的热容为
(设与压力无关)。
试求透平机排气的温度及速度。
4、求海水淡化最小功。
原料为含
%的海水,产品为纯水,温度都是室温25℃,已知实验测得25℃海水和纯水饱和蒸气压分别和,海水的渗透压为。
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