态相同，则过程R的理想功比过程NR的理想功要：
A、大； B、小； C、相等； D、不确定 （ ）
21 过热蒸气通过可逆绝热膨胀，对外作功为WS，经计算此过程的理想功为Wid，则W（S ）
Wid。
A、大； B、小； C、相等； D、不确定 （ ）
22 （2分）正丁烷的偏心因子为??0.193，临界压力为PC?3.797MPa，则在Tr?0.7时
的蒸气压为_____________________MPa。
23 （2分）偏离函数指的是：
。 24 （2分）超额函数指的是： 。
25 （2分）在理想功Wid的定义中，完全可逆概念是指：（1） ；（2） 。
26 （3分）理想溶液指的是： ；并满足：
?GE/RT=__________；?i=____________；fi=______________。
27 （3分）单级压缩制冷循环的四个过程为：（1）_____________；（2）______________；（3）_______________；（4）________________。 二（10分）由状态方程pV?RT?(b?a)P与混合规则a???yiyjaiaj和b??yibi导RTiij出二元混合物中的组分1的偏摩尔体积V1表达式。提示：偏摩尔量的定义式为： ???nM??Mi?? ??ni?T，P，n?j?i?三（16分）将1MPa、527℃的空气与0.1MPa、27℃的空气相混和，若两股空气的质量流率之比为1:3，假设混合过程为绝热可逆，空气可视为理想气体，则混合后的空气压力、温度
7各为多少？过程的有效能损失为多少？空气的恒压热容为Cp?R。
2四（15分）某蒸气压缩制冷循环，要保持冷冻室温度为-20℃，每小时需将41.9?105kJ?h?1的热量排给15℃的环境（大气），试求：（1）此循环的最大制冷系数；（2）压缩机最小的耗功量。
五（18分）某二元系统，气相可视为理想气体，液相为非理想溶液，溶液的超额Gibbs函GE?Bx1x2。在某一温度下，该系统有一恒沸点，恒沸组成是x1?0.8002，数的表达式为RTSP2?17.6kPa，恒沸压力是63.24kPa，该温度下纯组分1，2的饱和蒸气压分别为P1S?58.5kPa，
试求该二元系统在此温度下，当x1?0.40时的气相组成与平衡压力。
六（9分）已知二元系统的T、xi，试画出用Peng-Robinson（PR）状态方程计算其平衡泡点的P，yi的框图，并作简要说明。Peng-Robinson方程的形式为： p?RT?V?bV(?Va?b)
b?(Vb) 138
2RTR2TC其中：a?0.457235，b?0.077796C；
pCpC混合规则为：am???yiyjaiaj(1?kij)；
ij 式中当i?j时，kij?0；当i?j时，kij?0； bm??yibi
i逸度系数的表达式为：
ln?i?
??bi2??V?(2?1)bm?bip(V?b)a(z?1)?ln???xjaij??ln??? bmRTba22?bRT?V?(2?1)b???m??jm??参考答案
一、1 False；2 False；3 False；4 False；5 True；6 True；7 True；8 True；9 False；10 False； 11 False；12 C；13 C；14 B；15 B；16 A；17 B；18 A；19 B；20 C；21 C；22 0.2435；23 气体在真实状态下的热力学性质与相同温度下，当气体处于理想气体状态下热力学性质之差，表达为：MR?M?Mig，其中M?(U、V、H、S、A、G、CP、CV，)；24 在相同温度、压力和组成下，真实溶液与理想溶液的摩尔性质之差，表达式为：ME?M?Mis，其中M?(U、V、H、S、A、G、CP、CV，)；25 (1) 系统内部发生的一切变化是可逆的；(2) 系统与环境间进行可逆的热交换。26 遵循Lewis-Randall规则的溶液成为理想溶液，表达式为：
??f??x，x?[0,1]；GE/RT?0，??1，f??f??x；27 (1) 低压蒸气压缩，(2) 高压蒸fiiiiiiii气冷却冷凝，(3) 高压液体节流膨胀，(4) 湿蒸气的定压蒸发。 a??二、由PV?RT??b???P知：
RT??nV???(nV)?nRTnaRTd(nb)1d(na)，V1?? ?nb???????nPdnRTdnPRT?1?n112∵ b??yibi，a???yiyjaiaj，则：
iij22n1n1n2n2d(a1?2a1a2?a2)d(nb)d(n1b1?n2b2)d(na)nnn??b1，??2y1a1?2y2a1a2?a2
dn1dn1dn1dn1∴ V1?RT1?b1??2y1a1?2y2a1a2?a2 PRT??三、取混合器为研究对象，由物料衡算可知： ?m?m1?m2??m1:m2?1:3(1)(2)m1，1MPa，527℃
混合器 T，P，m 由热力学第一定律知：
?H?Q?WS?0(Q?0，WS?0)，
m2，0.1MPa，27℃ 模拟试题(6)—试题三附图
(3)
139
即?H?m1CP(T?T1)?m2CP(T?T2)?0
由(2)与(3)联立求解得：T?T1?3T2527?3?27??273?425K 44由热力学第二定律知：??Ssys??Sf??Sg?0
∵ 过程可逆绝热， ?Sf?0，?Sg?0 ∴ ?Ssys?0，即：
???T??P???T??P??m1??CPln???Rln????m2??CPln???Rln????0
?????T1??P1???T2??P2????(4)
??T??T?3???P??P?3?7CPln???????Rln???????0，CP?R,解得：P?0.2551MPa
TTPP2????1??2?????1??2???四、见《化工热力学模拟试题4第三题》详解。 nnnGE?B12，则： 五、RTn??(nGE/RT)???(nGE/RT)?22ln?1????Bx2，ln?2????Bx1
?n1?n2??n2??n1由气液相平衡关系Pyi?2B(x22?x1)?lnSPixi?i及恒沸点关系xiazS?1P2?yi知：az?S，代入数据得：
?2P117.6，解得B?2.01 58.52当x1?0.4，ln?1?2.01x22?2.01?0.6?0.7233，?1?2.061；同理?2?1.379 SP?P1Sx1?1?P2x2?2?58.5?0.4?2.061?17.6?0.6?1.379?62.8kPa
P1Sx1?158.5?0.4?2.061y1???0.768
P62.8五、见以下附图.
140
输入Tci,pci,?i,kij(kii=kjj=0)输入独立变量T,xi假设温度的初值p0计算纯物质状态方程参数ai,bi值液相结合混合规则，计算液相混合物常数aL,bL汽相假设汽相组成的初值yi0结合混合规则，计算汽相混合物常数aV,bV求解PR方程的汽相根VLi求解PR方程的液相根VL计算液相逸度系数?L计算汽相逸度系数?计算yi=xi*?Li/?ViViyi-y0i >10-4No?yi - 1 >10-4Noyesy0i=yiyes调整压力p 模拟试题(6)—试题五附图 以Peng-Robinson状态方程采用等压露点法计算气液平衡框图
输出结果 141
化工热力学模拟试题(7)及参考答案
一（共20分）是非题（下列说法正确的在括号内打√，错误的打×，每小题2分） 1 纯物质的三相点随所处的压力不同而改变。
2 气体混合物的Virial系数，如B，C，…，是温度和组成的函数。 3 当压力趋于零时，M(T,p)?Mig(T,p)?0（M是摩尔容量性质）。 温度的变化。
5 对于理想溶液来说，所有的超额性质均为零。
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
4 由于偏离函数是两个等温状态的热力学性质之差，故不能用偏离函数来计算热力学性质随
?V?f?L，fV?fL，fV?fL。 6 混合物系统达到气液平衡时，总是有fiiii7 能满足热力学一致性的气液平衡数据就是高质量的数据。
10 从工程角度出发，过程用能合理与否的判据是过程是否经济。 分）
1 T温度下的过热纯蒸气的压力P（ ）
A、大于该温度下的饱和蒸气压 B、小于该温度下的饱和蒸气压 C、等于该温度下的饱和蒸气压 D、以上说法都不对 2 当P→0时，纯气体的??RTP?V?T,P???的值为（ ） A、0 B、很高的T时为0 C、与第三Virial系数有关 D、在Boyle温度时为0
8 根据流动系统热力学原理，熵产为零的过程，过程的损耗功也为零，是可逆过程。9 高压蒸气的有效能较低压蒸气的有效能为大，而且热转化为功的效率也较高。
二（共20分）单项选择题（下列各题各有一正确答案，请选择并填写在括号内，每小题2
3 由dG??SdT?VdP，当一气体符合P?RT?V?b?的状态方程，从V1等温可逆膨胀到V2，则气体的?S为：（ ） ?V?b?A、Rln?1?
V?b?2??V?b?C、Rln?2?
?V1?b??V?B、Rln?1?
?V2?D、Rln???V2?? ??V1?ig4 某气体在温度（T1，P1）时的状态下为理想气体，选定的参考态为（T1，P0）下的理想气体状态，则它的偏离焓H?T1,p1??HA、0
?P?C、Cpln?1?
?P0??T1,p0?的大小为（ ）
?P?B、RT1ln?1?
?P0??P?D、RT1ln?0?
?P1?5 对理想溶液的性质，下列说法描述不正确的是：（ ） A、VE?0，SE?0 B、?H?0，?S?0
C、UE?0，GE?0 D、?H?0，?G?RT?xilnxi
142