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北京化工大学2016——2017学年第一学期

《化工热力学》期末考试试卷

课程代码 C H E 3 3 5 0 0 T 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 分数：

题号 得分 一 二 三 四 总分 一、（2?8=16分）正误题（正确的画√，错误的画×，标在[ ]中） ［√］剩余性质法计算热力学性质的方便之处在于利用了理想气体的性质。 ［×］Virial方程中B12反映了不同分子间的相互作用力的大小，因此B12?0的气体混合物，必定是理想气体混合物。

［√］在二元体系中，如果在某浓度范围内Henry定律适用于组分1，则在相同的浓度范围内，Lewis-Randall规则必然适用于组分2。

［×］某绝热的房间内有一个冰箱，通电后若打开冰箱门，则房间内温度将逐渐下降。

［×］溶液的超额性质数值越大，则溶液的非理想性越大。

［×］水蒸汽为加热介质时，只要传质推动力满足要求，应尽量采用较低压力。 ［×］通过热力学一致性检验，可以判断汽液平衡数据是否正确。 ［×］如果一个系统经历某过程后熵值没有变化，则该过程可逆且绝热。

二、（第1空2分，其它每空1分，共18分）填空题

（1）某气体符合p?RT/(V?b)的状态方程，从 V1 等温可逆膨胀至 V2，则体系的 ?S 为 RlnV2?b。 V1?b??(nGE/RT)??ln?i，（2）写出下列偏摩尔量的关系式：???ni??T,p,nj?i

1

??(nGR/RT)???(nG/RT)???ln?i, ???i。 ????n?nii??T,p,nj?i??T,p,nj?i（3）对于温度为T，压力为P以及组成为{x}的理想溶液，VE?__0__，HE?__0__，GE/RT?__0__，ln?i?__0__，f?i?__fi__。

（4）Rankine循环的四个过程是：等温加热（蒸发），绝热膨胀（做功），

等压（冷凝）冷却，绝热压缩。

??p（5）纯物质的临界点关系满足???V??2p????0， ??V2??0，van der Waals方程的???临界压缩因子是__0.375__，常见流体的临界压缩因子的范围是_0.2-0.3_。

二、（5?6=30分）简答题（简明扼要，写在以下空白处）

（1）简述如何通过水蒸汽表计算某一状态下水蒸汽的剩余焓和逸度（假定该温度条件下表中最低压力的蒸汽为理想气体）。 剩余焓：

①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓值；

②从饱和蒸汽表中查得标准状态时的蒸发焓?vapH（饱和液体的焓-饱和蒸汽的焓）；

ig③通过?H??CigpdT?Cp(T?T0) 计算理想气体的焓变；

T0igT④通过?HR?H??Hig得到剩余焓。 vapH??逸度：

①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓和熵并根据

G?H?TS得到Gibbs自由能G(T,p)；

②从过热蒸汽表中查得最低压力时的焓和熵，计算得到Gibbs自由能

Gig(T,p0)；

2

③由公式ln

f ?G(T,p)?GigT(,p0)p0（2）简述偏心因子的定义、提出偏心因子的目的、以及混合物偏心因子的表示方法。

定义：将Tr?0.7时，变量lgprS(Ar)?lgprS(i)定义为偏心因子。

目的：用于描述非球形分子的热力学性质相对于理想球形分子的偏离程度。 混合偏心因子：???yi?i

i

（3）某二元液体混合物的超额Gibbs函数是GE/RT?Ax1x2（A为常数），且

S已知两个纯组分的饱和蒸汽压分别为p1S，p2，求各组分的活度系数（?1，、?2）

?）逸度系数（f?1，f。 2、Henry系数（kH,1，kH,2）

??(nGE/RT)???(nGE/RT)?22解：ln?1????Ax2 同理，ln?2????Ax1 即 ?n1?n2??n2??n12?1?exp?Ax2?,?2?exp?Ax12?,f?1?p1sx1?1,f?2?p2sx2?2

???fs2??p1sexp?A? kH,1?lim?1??lim?pexpAx??12???x?0?x1?0?x1?1kH,2???fs2s??p2?lim?2??lim?pexpAxexp?A? ??21????x2?0?x2?x2?0 3