化工1203班热力学试卷2.docx

基本题型如下：
选择题：1.5分×10=15分
填空题：2分×5=10分
简答题：25分
计算题：50分
一、选择题（1.5分×10=15分）
1、关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ C ）
A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。
C.反应速率预测。 D.相平衡研究
2、下列各式中，化学位的定义式是 A

3、对无热溶液，下列各式能成立的是 D 。
A. SE=0，VE=0 B. SE=0，AE=0
C. GE=0，AE=0 D. HE=0，GE= -TSE
4、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是__A________。

5、下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为 D 。
B.

6、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--Randall规则. B. Lewis--Randall规则和Henry定律.
C. Raoult规则和Lewis--Randall规则. D. Lewis--Randall规则和拉乌尔规则
7、气体经过稳流绝热膨胀，对外作功，如忽略宏观动能，位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值 B 。
A. 增加 B. 减少
C. 不变 D.不确定
8、关于制冷原理，以下说法不正确的是( D )
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。
9、不可逆过程中，孤立体系的（ D ）。
A．总熵增加，火用也增加。 B. 总熵减少，火用也减少。
C．总熵减少，但火用增加。 D．总熵增加，但火用减少。
10．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
（ 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
二、填空题（每题2分,共10分）
1.理想溶液的过量性质等于______（0）
2.热力学一致性检验的原理是是依据_______（吉布斯-杜亥姆方程）
3.稳流系统的热力学第一定律为：________()
4.化学分析法包括______、_______、_________（能量衡算法，熵分析法，火用分析法）
5.绝热可逆膨胀的温降比节流膨胀的温降_____（大、小、相等）
三、简答题(1题5分，2题8分，3题4题各6分：共25分)
1、汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么？
答：根据逸度系数的计算方程，需要选择一个同时适用于汽相和液相的状态方程，且计算精度相当。这种方程的形式复杂，参数角度，计算比较困难（意思对即可）。
2、有人提出用下列方程组来表示恒温、恒压下简单二元体系的偏摩尔体积
式中：V1和V2是纯组分的摩尔体积，、 只是T、P的函数。试从热力学的角度分析这些方程是否合理？
答： 根据Gibbs-Duhem方程 得恒温、恒压下
或 （2分）
由本题所给的方程得到
即 （A） （2分）
同样可得
即 （B） （2分）
比较上述结果，式（A）=（B）得：

整理此式得： 或 （2分）
根据题意，所给出的方程组只有在时才满足Gibbs-Duhem方程，方程才合理。
3、写出局部组成的概念，并说明Wilson方程和NRTL方程的适用条件。
答：局部组成的概念：在某个中心分子i的近邻，出现i分子和出现j分子的几率不仅与分子的组成xi和x j有关，而且与分子间相互作用的强弱有关 （2分）
Wilson方程适用条件：可以准确地描述极性和非极性混合物的活度系数（2分）
NRTL方程适用条件：可以用于部分互溶体系，特别用于液-液分层物系的计算（2分）
4、说明基团贡献法的出发点、优点及局限性
答：基团贡献法的基本假定是纯化合物或混合物的物性，等于构成此化合物或混合物的各种集团对此物性贡献值的总和；即假定在任何体系中，同种基团在不同分子中对某一物性具有同一贡献值，例如临界体积，只要由各个基团的临界体积贡献值之和加上某一常数即可。 （4分）
优点：更大的通用性及不需要临界参数 （1分）
局限性：分子交互作用难于校正 （1分）

四、计算题（共50分）
1、(16分)25℃，0.1MPa下，组分1和2形成二元溶液，其溶液的摩尔焓为H=600－180X1－20X13 (J/mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数,标准态按Lewis-Randall定则计算，求

解：过程如下

（除第4小题每小题3分，第4题 4分）
2、(14分)某动力循环的蒸汽透平机，进入透平的过热蒸汽为2.0MPa，400℃，排出的气体为0.035MPa饱和蒸汽，若要求透平机产生3000kW功率，问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少？假设透平机的热损失相当于轴功的5%。（已知：饱和蒸汽的熵，饱和液体的熵，）
解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示， （2分）
焓、熵值从附录水蒸汽表中查到，
按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算
ΔH=Q-Ws （3分）
则
蒸汽流量 （3分）
按本题意，等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽，即为饱和蒸汽和饱和水的混合物，此时熵值，即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合，已知：饱和蒸汽的熵，饱和液体的熵，
设空气中气相重量百分含量为x,
则 7.1271=7.7153×x+(1-x)×0.9875
解得 x=0.9126 （3分）
空气的焓值 H=x×Hg+（1-x）Hl
=0.9126×2631.4+(1-0.9126)×304.25=2428.0kJ·kg-1 （3分）

3、（20分）某二元溶液，Lewis-Randall 规则标准态的超额Gibbs自由能可由下式给出：

式中：为常数，两纯组元逸度分别为和，单位为Pa, ,
T ：K, 求：
（1） 以Lewis-Randall 规则为标准态的活度系数与的表达式。
（2） 以Henry定律为标准态的活度系数与的表达式。
解：（1）由于
故：对于二元混合物，可以使用二元截矩公式计算活度系数
二元截矩公式为： （4分）
则： （4分）
将代入上式，整理得： （2分）
（2）由活度的定义：
因此，以Lewis-Randall 规则为标准态的活度系数与分别为：
， 则 （4分）
又由于亨利系数：
则： （2分）
同理可得：
则依据定义式: 以Henry定律为标准态的活度系数与的表达式为：
（4分）