中南大學(xué)年《化工熱力學(xué)》期末試題及答案

1、(2分)在PT圖上純物質(zhì)三種聚集態(tài)互相共存處稱 三相點 。(2分)純物質(zhì) P-V圖臨界等溫線在臨界點處的斜率 _0_， 曲率為 _0_。（4分）指出下列物系的自由度數(shù)目，(1)水的三相點 0 ，(2)液體水與水蒸汽處于汽液平衡狀態(tài) 1 ，(3)甲醇和水的二元汽液平衡狀態(tài) 2 ，(4)戊醇和水的二元汽-液-液三相平衡狀態(tài) 1 。（2分）組成為x1=0.2，x2=0.8，溫度為300K的二元液體的泡點組成y1的為(已知液相的Pa) _0.334_。 (2分)一定狀態(tài)下體系的火用指體系由該狀態(tài)達到與 環(huán)境基態(tài)完全平衡 時，此過程理想功。(2分)二元混合物容積表達式為V=X1V1+X2V2+X1X2，

2、如選同溫同壓下符合Lewis-Randll規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)就有 V= V =X1X2 。(2分)能量平衡時以熱力學(xué) 第一定律 為基礎(chǔ)，有效能平衡時以熱力學(xué) 第二定律 為基礎(chǔ)。8、（4分）丙酮(1)-甲醇(2)二元體系在98.66KPa時，恒沸組成x1=y1=0.796，恒沸溫度為327.6K，已知此溫度下的kPa則 van Laar 方程常數(shù)是 A12=_0.587_，A21=_0.717_(已知van Laar 方程為 )(4分)等溫等壓下二元溶液組分的活度系數(shù)與組成之間關(guān)系，按Gibbs-Duhem方程 X1dln1+X2 d2 = 0 (6分)由于鄰二甲苯與對二甲苯、間二甲苯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相近

3、，因此它們混合時會形成_理想溶液_溶液，它們的H=_0_，V=_0_。判斷題(2分)一定壓力下，純物質(zhì)的泡點溫度和露點溫度是相同的，且等于沸點。( )(2分)二元共沸物的自由度為2。( )(2分)逸度也是一種熱力學(xué)性質(zhì), 溶液中組分i的分逸度與溶液逸度的關(guān)系為（ ）(2分)由于鄰二甲苯與對二甲苯、間二甲苯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相近，因此它們混合時會形成理想溶液。( )(2分)理想溶液各組分的活度系數(shù)和活度為1。( )(2分)損失功與孤立體系的總熵變有關(guān)，總熵變越大，損失功越大，因此應(yīng)該盡量減少體系的不可逆性。( )(2分)對不可逆絕熱循環(huán)過程，由于其不可逆性，孤立體系的總熵變大于0。 ( )(2分)理想

4、功Wid是指體系的狀態(tài)變化是在一定的環(huán)境條件下按以完全可逆過程進行時，理論上可能產(chǎn)生的最大功或者必須消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同時也是的負值。( )（2）功的傳遞不會引起熵的流動，當(dāng)有功輸出或輸入系統(tǒng)時，系統(tǒng)不會發(fā)生熵變。（ ） 10、溫度和壓力相同的兩種理想氣體混合后，則溫度和壓力不變，總體積為原來兩氣體體積之和，總內(nèi)能為原兩氣體內(nèi)能之和，總熵為原來兩氣體熵之和。() 三.解答題1. （10分）欲在一7810cm3的鋼瓶中裝入了1000g的丙烷，且在253.2下工作，若鋼瓶的安全工作壓力10MPa，問是否有危險？解：查出Tc=369.85K,Pc=4.249MPa,=0.152如何

5、用維里方程計算摩爾體積？可以容納的丙烷。即所以會有危險。2. （15）分別用PR方程和三參數(shù)對應(yīng)狀態(tài)原理計算，312K的丙烷飽和蒸氣的逸度；(2) 分別用PR方程和三參數(shù)對應(yīng)態(tài)原理計算312K、7MPa丙烷的逸度；(3) 從飽和氣相的逸度計算312K、7MPa丙烷的逸度。設(shè)在17MPa的壓力范圍內(nèi)液體丙烷的比容為，且為常數(shù)。解：(1) a 以PR方程計算：查附表知丙烷的蒸氣壓Antoine方程為： ，MPa，則在312K時，。丙烷的物性參數(shù)為：、，迭代式為：取作為初值，經(jīng)8次迭代后得：，Z=0.7719 b 以三參數(shù)對應(yīng)狀態(tài)原理計算：，查附表得：；則：(2) a 以PR方程計算，方程參數(shù)計算同

6、(1)，迭代公式為：取作為初值，經(jīng)10次迭代后得：，Z=0.3455 b 以三參數(shù)對應(yīng)狀態(tài)原理計算：，查附表得：；則：3.(15分)已知某含組分 1 和 2的二元溶液，可用 ln1=AX22 , ln2=A X12 關(guān)聯(lián)，A可視為常數(shù)， 60 下達汽液平衡時能形成共沸物，現(xiàn)測得60下 1 = 14.7, P1S = 0.0174MPa, P2S = 0.0667MPa，設(shè)汽相可視為理想氣體。試求：（1）GE表達式；（2）A值；（3）60C下恒沸點組成和平衡蒸汽壓。(15分)某動力循環(huán)的蒸汽透平機，進入透平的過熱蒸汽為2.0MPa，400，排出的氣體為0.035MPa飽和蒸汽，若要求透平機產(chǎn)生3000kW功率，問每小時通過透平機的蒸汽流量是多少？其熱力學(xué)效率是等熵膨脹效率的多少？假設(shè)透平機的熱損失相當(dāng)于軸功的5%。 解：進出透平機的蒸汽狀態(tài)見下圖所示，焓、熵值從附錄水蒸汽表中查到，按穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律對透平機進行能量衡算，H=Q-Ws 則 蒸汽流量 按本題意，等熵膨脹的空氣應(yīng)該是濕蒸汽，即為飽和蒸汽和飽和水的混合物，此時熵值，即為飽和蒸汽和飽和水的熵按比例混合，從附錄查得飽和蒸汽的熵，從飽和水性質(zhì)表查得飽和液體的熵， 設(shè)空氣中氣相重量百分含量為x,