化工热力学题库答案

一、 选择题（共50题）

1——5 C A B B C 6——10 B D B D A 11——15 D C A E B 16——20 A A B A D 21——25 D A C D B 26——30 B B A D B 31——35 D C C B D 36——40 B D A C A 41——45 C B C A B 46——50 C D B B B

二、 填空题（共20题）

pp0 1．0，，02VVTT22．Z0, Z1, ZZ0Z1, 3. dUdQdW， dSBpcRTcdQTBB01 4. H=U+PV, A=U-TS, G=H-TS

5. dU=TdSpdV，dH=TdSVdp，dA=SdTpdV，dG=SdTVdp

SSVp6．； pTVTpTVT7. .Lewis-Randall定则， Henry定则

8.将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来.

9. 第一定律；第二定律 10.活度系数法，状态方程法 11．升高 12.液 13.1T2T1 ；

14. Gibbs-Duhem 15．不可逆性； 16．完全可逆； 17．大； 18．1；

19. 温度 20.

x1dln1xdln022

三、 判断题（共30题）

1——10 × × √ √ × × √ √ × √

11——20 × × × √ √ × × × √ × 21——30 × √ × × × × √ √ × ×

四、 名词解释（共6题）

略

五、 证明题（共4题）

1.利用Maxwell关系式等，将纯流体的dS表示成T,P的函数。 证明：（即dS表示成dT和dP的函数） dSdSdSdTdp

dTpdpTdQdQCpTTdSdS，等压条件下，，所以， dQCdTpTdTpdTdTpdTppSV由Maxwell方程可知， TppTSSdSdTdpTppTCpVdTdpTTp因此，

2. GE2(xilni)x1Ax2 RTˆ2 ln1ln(f1　)Ax2x1f122x2Ax21Ax1x2ˆAxlnf1ln2lnx1lnf1Axˆf22ln(　)Ax1x2f22122lnx1ABCˆAxlnf2lnx2lnf1Ax1lnx2Aˆˆff211lnfx1lnx2lnABx1Cx1x1x22Ax1x2(BC)x1A3. 请举两个例子简单说明热力学第二定律在实际中的应用。

（1）夏天从低温热源（房间）将热量移到高温热源（环境）以实现制冷的效果，该过程是不能自发进行的。而借助空调消耗电功，则制冷循环就可自发进行了，即可将热量从低温热源移到高温热源。

（2）冬天从低温热源（环境）将热量移到高温热源（房间）以实现供热的效果，该过程是不能自发的。而借助空调消耗电功，则热泵供热循环就可自发进行了。

4.（1）虽然甲烷具有较高的燃烧值，但在它的临界温度远低于常温，而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度，也就是说，即使压力再高，也不能使它们液化。

（2）尽管己烷的临界压力较低，但它的正常沸点远高于常温，即在常温它不易气化，不利于燃烧。

5.略

六、 计算题（共10题）

1一个体积为0.283 m的封闭槽罐,内含乙烷气体，温度290K，压力2.48×10Kpa，试问将乙烷加热到478K时，其压力是多少？ 解：由附录查得乙烷的临界参数。

TC=305.4K，PC=4.884MPa，VC=1.48×10m/mol; ω=0.098， 1）T=290K，P=2.48Mpa

∵Tr=T/Tc=0.95 Pr=P/Pc=0.51 ∴使用普遍化第二维里系数法。

01..2-4

3

3

3

B0.0830.422/0.950.3750.074B0.1390.172/0.95BPCRTCB0B0.3750.098(0.074)0.3823 PrTr10.38230.510.950.795z1BPCRTCVzRTP0.7958.3142902.481067.729104m3/mol

（验证：Vr7.729101.4810445.222∴使用普遍化第二维里系数法是正确的。）

2)T=478K, Tr=478/305.4=1.5652 解法1：普遍化第二维里系数法。

B0.0830.422/(1.5652)B0.1390.172/(1.5652)BPcRTc001.60.1230.113

4.2BB0.1230.0980.1130.11190.11198.314305.44.884101BPRT653Bz5.81710m/mol则

PVRTPRTVB8.3144787.7321022.545.8171054.78MPa 解法2：R-K方程

a0.42748RTC6/PC0.50.427488.31422305.42..8841069.86(PamK)/molb0.086RTC/PC0.0868.314305.4/4.884104.510pRTVb56m3/mola

T40.5V(Vb)58.3144787.729105

4.5105

9.8780.57.729104(7.7291044.5105)=.597×10-7.1341×10 =4.746Mpa

2. 用泵以756kg/h的速度把水从45m深的井底打到离地10m高的开口储槽中,,冬天为了防冻,在运送过程中用一加热器,将31650kj/h的热量加到水中,整个体系散热速度为26375kj/h,假设井水为2c,那么水进入水槽十时,温度是上升还是下降?其值若干?假设动能变化可忽略,泵的功率为2马力,=其效率为55%(1马力=735w)(本题按稳流体系)

解: 解: 以1kg作为基准

WsPT273555%3600/7563.85kJ/kg 已知Q吸=31650KJ/hr Q放=-26375 KJ/hr

QQ吸Q放31650263757566.978kJ/kg

gZ9.8551030.539kJ/kg

HU22gZQWs;忽略动能变化

HQWSgZ6.9783.850.53910.2kJ/kg

水进入贮槽时,温度上升

t=2c时, 查饱和水蒸汽表 h1hf20.98(0.02)50(20)(0.02)8.38kj/kg

h2hh110.298.3818.67kj/kg18.67(0.02)20.98(0.02)查饱和水蒸汽表 t=0c时 hf= -0.02kj/kg t=5c时， hf=20.98kj/kg

t2504.45c

2

h>0 水进入贮槽时，温度上升 t= 4.45c

或者

hmCPt

10.29 CP4.18KJ/Kg.K

t2.46C

3. 酒窑中装有10m3 的96%(wt)的酒精溶液，欲将其配成65%的浓度，问需加水多少?能得到多少体积的65%的酒精? 设大气的温度保持恒定，并已知下列数据

酒精浓度(wt)

96% 65%

解：设加入W克水，最终体积Vcm3；原来有nW和nE摩尔的水和乙醇，则有

10nWVWnEVE14.61nW58.01nEVnWV'nV'nW17.11n56.58WWWEEE1818 4nW18n4696EnW18W3565nE46V水 cm3 mol-1 14.61 17.11

V乙醇 cm3 mol-1 58.01 56.58

解方程组得结果：V13.46m,W3830kg

35.试计算93℃、2.026MPa条件下，1mol乙烷的体积、焓、熵和内能。设0.1013MPa，－18℃时乙烷的焓、熵为零。已知乙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容Cp10.083239.30410ig3T73.358106TJmolK。

21解：初态的温度T1273.1518255.15K，末态温度为：T2273.1593366.15K 先计算从初态到末态的热力学性质变化，计算路径为： 255.15K,0.1013MPa

H,S

366.15K,2.026MPa H2RHS1R1R

SR2

理想气体

255.15K,0.1013MPa

Hig理想气体 366.15K,2.026MPa

,S

ig

（1）计算剩余性质

乙烷的临界参数为：Tc＝305.32K，pc＝4.872MPa， ＝0.099 初态压力为常压，H1R0,末态：Tr2366.15305.32S10

2.02.8720.4158

R1.1992，pr2查图可知，应该使用普遍化的第二维里系数计算。 B(0)0.0830.422Tr1.60.0830.4221.19920.1721.60.2326

B(1)0.1390.172Tr4.20.1391.19924.20.05880

dB(0)dTrdB(1)0.675Tr2.60.6751.19920.7222.60.4209

dTr0.722Tr5.2R1.19925.20.2807

H(0)(1)B(0)B(1)dBdBprRTdTrdTrTrTr0.21260.05880.41580.42090.0990.2807

1.19921.19920.2652HR0.26528.314366.15807.30Jmol-1

S(1)dB(0)dBpr0.4158(0.42090.0990.2807)0.1866 RdTrdTrR SR0.18668.3141.5511Jmol（2）计算理想气体的焓变和熵变 Hig-1-1K

T2T1CpdTig366.15255.1510.83239.3041023T73.3581036T2dT610.83T2T18576.77JmolSig239.30410T22T1273.358103T32T13-1SigTSigpRlnKp1p2255.15366.15CpTig255.15dT38.314ln0.10132.026-1366.1510.083239.30410T73.358106T2dTT

2.7386Jmol-1（3）计算末态的体积 可得： Z21BpRT1B(0)B(1)pr0.415810.23260.0990.058800.9214T1.1992r1.384103V2Z2RTp20.92148.314366.152.026106m3mol1

因此：

H2H1HH1H1H008576.77807.307769.47JmolRigH2R

1igS2S1SS1S1S002.76861.55111.2175JmolRS2R

1K163U2H2p2V27769.472.026101.384104965.5Jmol1

6.乙醇(1)和苯(2)形成一种共沸混合物，已知45℃时含61.6％(mol)乙醇的液相与.含43.3％(mol)乙醇的汽相在302mmHg下处于平衡，纯乙醇和纯苯在45℃下蒸汽压分别为172mmHg与222mmHg，设该体系适用Van Laar方程关联，求45℃时乙醇-苯恒沸物组成及液面上压力。

解：此体系为部分理想系;

y1P0.4333021xPS0.6161721.234ln10.210311ln20.3676y2P0.5673022.0092SxP0.38422222A12x2ln20.3840.6976ln110.210311.979x1ln10.6160.2103x1ln10.6160.2103ln210.697611.535x2ln20.3840.69762222A21

恒沸物1lnlnPP1SPP1，2SPP2SA12A21PP2SA21x21.535x2SlnPlnP11.979A12x1A21x21.979x11.535x22A12x11.979x1SlnPlnP1.5352A12x1A21x21.979x11.535x2222P306.8mmHgx10.397，x20.603