本科生期末考试试卷统一格式(16开): 20~20学年第学期期末考试试卷 《化工热力学》(A或B卷共页) (考试时间:年月日) 学院化工学院专业化学工程与工艺 班 年级 学号 姓名 四五六七八九十成绩 得分 判断题:试判断对错,并写出原因或相应的公式(2分×5=10分) 1.熵增原理的表达式为:△S≥0() 2.二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数() y; a 3.RK方程中,常数a,b的混合规则分别为 b=∑yb 4.无论以Heny定律为基准,还是以 Lewis-Randall规则为基准定义 活度,活度和逸度的值不变。()
本科生期末考试试卷统一格式（16 开）： 20 ～20 学年第 学期期末考试试卷 《化工热力学》（A 或 B 卷 共 页） （考试时间： 年 月 日） 学院 化工学院 专业 化学工程与工艺 班 年级 学号 姓名 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 成绩 得分 一、 判断题：试判断对错，并写出原因或相应的公式（2 分×5＝10 分） 1．熵增原理的表达式为：∆S ≥ 0 （ ） 2．二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数（ ） 3．RK 方程中，常数a,b的混合规则分别为 ∑ ∑ = = i M i i i M i i b y b a y a （ ） 4．无论以 Henry 定律为基准，还是以 Lewis-Randall 规则为基准定义 活度，活度和逸度的值不变。（ ）
5.烃类物系汽液平衡计算可以使用K值法。() 1、简答题(5分×7=35分) 1.写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式,并对流体流经泵 和流经换热器的系统进行适当的简化。 2.写出水在一定温度下的饱和蒸气压的获得方法。 3.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 V-V=a+(b-a)x,-by 12-V2=a+(b-a) 式中:V1和V2是纯组分的摩尔体积,a、b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 4.写出局部组成的概念,并说明 Wilson方程和NRTL方程的适用条 件
5．烃类物系汽液平衡计算可以使用 K 值法。 （ ） 二、 1、简答题 （5 分×7＝35 分） 1．写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式，并对流体流经泵 和流经换热器的系统进行适当的简化。 2．写出水在一定温度下的饱和蒸气压的获得方法。 3．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 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 ( ) ( ) V V a b a x bx V V a b a x bx − = + − − − = + − − 式中：V1 和 V2 是纯组分的摩尔体积，a 、 b 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？ 4．写出局部组成的概念，并说明 Wilson 方程和 NRTL 方程的适用条 件
5.请写出中低压下汽液相平衡的关系式。(其中:液相用活度系数表 示,以 Lewis- Randal规则为基准;汽相用逸度系数表示)。 6.说明基团贡献法的出发点、优点及局限性 7.简述估算沸点下蒸发焓的方法 、计算题(共55分) 1.(1)已知某饱和液体在273K时,Hm=0,Sn=0,饱和蒸气压为127 ×105Pa,若求478K,689×10Pa时该物质蒸汽的Hn和Sn,请 设计出计算路径,并画出图。 (2)请写出各步骤的焓和熵的计算公式。已知:该物质的饱和蒸气压方 程为:lnPs=A B 状态方程为:pVn=RT+Cp,理想 气体热容为:C=D+ET,式中各物理量均为国际单位制标准单 位,A、B、C、D、E为常数。 2.某二元溶液, Lewis- Randall规则标准态的超额Gibs自由能可由 下式给出: G/RT=Bx,x 式中:B为常数,两纯组元逸度分别为厂和f2,单位为Pa
5．请写出中低压下汽液相平衡的关系式。（其中：液相用活度系数表 示，以 Lewis-Randall 规则为基准；汽相用逸度系数表示）。 6．说明基团贡献法的出发点、优点及局限性 7．简述估算沸点下蒸发焓的方法 三、 计算题（共 55 分） 1．（1）已知某饱和液体在 273K 时，Hm=0, Sm=0，饱和蒸气压为 1.27 ×105 Pa，若求 478K，68.9×105 Pa 时该物质蒸汽的 Hm 和 Sm，请 设计出计算路径，并画出图。 （2）请写出各步骤的焓和熵的计算公式。已知：该物质的饱和蒸气压方 程为： T B P A s ln = − ，状态方程为: pVm = RT + Cp , 理想 气体热容为：C D ET id p,m = + ，式中各物理量均为国际单位制标准单 位，A、B、C、D、E 为常数。 2．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： 1 2 G / RT x x E = β 式中： β 为常数，两纯组元逸度分别为 * 1f 和 * 2 f ，单位为 Pa
T:K,求 (1)以 Lewis-Randall规则为标准态的活度系数y与y2的表达式。 (2)以 Henry定律为标准态的活度系数y1与y2的表达式。 3.低压下丙酮(1)一乙腈(2)二元体系的汽液平衡中,汽液两相假定 均可视为理想体系,查得丙酮、乙腈的饱和蒸气压方程如下: 2940.46 n[7502p]=166513 ln[7502p2]=162874 294547p1,P2的单位为KPa,T的单 T-35.93 T-4915 位为K。试求 (1)当p为85KPa,t为55C,该体系的汽液平衡组成y,x (2)溶液中总组成为z=0.8,当p为85KPa,t为55C,该体系的液相分 率以及汽液相组成y,x1 (3)当t为55C,汽相组成y=05时相平衡压力与液相组成x (4)当t为55C,液相组成x=0.35时的相平衡压力与汽相组成y 4.某蒸汽压缩制冷装置,采用氨作制冷剂,制冷能力为10kJ/h,蒸发温 度为一15℃,冷凝温度为30℃,设压缩机作可逆绝热压缩,试求 (1)压缩单位制冷剂所消耗的功。 (2)制冷剂每小时的循环量。 (3)该制冷装置所提供的单位制冷量 (4)循环的制冷系数。 5.写出已知压力(p)和液相组成(x1,x2…xn),求泡点温度(T)及与 之相平衡的汽相组成(y1,y2,…,yn)的计算过程(可以写计算框图,也 可以叙述计算过程)
1 : − G J ⋅mol E , T ：K, 求： （1） 以 Lewis-Randall 规则为标准态的活度系数 1 γ 与 2 γ 的表达式。 （2） 以 Henry 定律为标准态的活度系数 ′ 1 γ 与 ′ 2 γ 的表达式。 3．低压下丙酮（1）—乙腈（2）二元体系的汽液平衡中，汽液两相假定 均可视为理想体系，查得丙酮、乙腈的饱和蒸气压方程如下： 49.15 2945.47 ln[7.502 ] 16.2874 35.93 2940.46 ln[7.502 ] 16.6513 2 1 − = − − = − T p T p s s , 1 s p s p2 的单位为 KPa， T 的单 位为 K。试求： （1） 当 p 为 85KPa, t 为 55°C，该体系的汽液平衡组成 y1, x1 （2） 溶液中总组成为 z1=0.8，当 p 为 85KPa, t 为 55°C，该体系的液相分 率以及汽液相组成 y1, x1 （3） 当 t 为 55°C，汽相组成 y1=0.5 时相平衡压力与液相组成 x1 （4） 当 t 为 55°C，液相组成 x1=0.35 时的相平衡压力与汽相组成 y1 4．某蒸汽压缩制冷装置，采用氨作制冷剂，制冷能力为 105 kJ/h，蒸发温 度为－15℃，冷凝温度为 30℃，设压缩机作可逆绝热压缩，试求： （1）压缩单位制冷剂所消耗的功。 （2）制冷剂每小时的循环量。 （3）该制冷装置所提供的单位制冷量。 （4）循环的制冷系数。 5．写出已知压力（p）和液相组成（ n x , x , , x 1 2 " ），求泡点温度（T）及与 之相平衡的汽相组成（ n y , y , , y 1 2 " ）的计算过程（可以写计算框图，也 可以叙述计算过程）