热力学参考题目等

1． 当n 摩尔气体反抗一定的压力做绝热膨胀时，其内能总是减少的。( √ ) 解释：绝热：Q=0；反抗外压作功：W＜0； △U=Q＋W=W<0。 2． 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（ × ）

解释：理想气体的熵和吉氏函数不仅与温度有关，还与压力或摩尔体积有关。 3． 二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数。 （ √ ）

解释：二阶舍项维里方程可以适用于压力不高的气体的pVT关系计算，由于逸度系数的计算需要使用相应条件下的状态方程，因此二阶舍项维里方程可以用于压力不高（小于1.5MPa）情况下的纯物质逸度系数的计算。

4． 封闭体系的1mol气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T1和T2，则该过程的U有HT2TCVdT；同样，对于初、终态压力相等的过程

T2TCpdT。 ( √ )

解释：状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

5． 在压力趋于零的极限条件下，所有的流体将成为简单流体。 （ × ） 解释：简单流体系指一类非极性的球形流体，如Ar等，与所处的状态无关。 6． 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 （ × ） 解释：若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。

7． 当压力趋于零时，MT,pMigT,p0（M是摩尔性质）。 （ × ）

解释：当M＝V时，不恒等于零，只有在T＝TB时，才等于零。

8． 由于偏离函数是在均相体系中引出的概念，故我们不能用偏离函数来计算汽化过程的热力学性质的变化。 （ × ） 解释：

MT2,P2MT1,P1MT2,P2MigT2,P0MT1,P1MigT1,P0MigT2,P0MigT1,P0ig

9． 由一个优秀的状态方程，就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。 （ × ） 解释：还需要CPT模型。 10．

ˆvfˆl,fvfl,fvfl。混合物体系达到汽液平衡时，总是有f（ × ） iiii解释：两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等。 11． 二元溶液的Henry常数只与T、P有关，而与组成无关，而多元溶液的Henry常数则与T、P、组成都有关。 （ √ ） 解释：因H1,Solvent12．

热温熵

ˆflim1，因为，二元体系，x10时，x21,组成已定。 x10x1Q即过程的熵变。 （ × ） TQ可逆，即可逆过程的热温商才是熵变。 T解释：过程熵变的定义为S13．

因为GE (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i与压力无关。（ × ）

1

解释：理论上是T，P，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为T和组成的函数。

14． 不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 （ × ）

解释：自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如：理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不可逆过程。 15． GE> 0，则溶液属于负偏差溶液。 （ × ） GE> 0，则i>1，溶液属于正偏差溶液。

16． 凡是体系的温度升高时，就一定吸热，而温度不变时，则体系既不吸热也不放热。（×） 解释：等温等压的相变化或化学变化始、终态温度不变，但有热效应。气体的绝热压缩，体系温度升高，但无吸收热量。 17． 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1。 （ × ） 解释：如温度大于Boyle温度时，Z>1 18． 二阶舍项维里方程可用于计算纯物质的逸度系数。 （ √ ）

解释：二阶舍项维里方程可以适用于压力不高的气体的pVT关系计算，由于逸度系数的计算需要使用相应条件下的状态方程，因此二阶舍项维里方程可以用于压力不高（小于1.5MPa）情况下的纯物质逸度系数的计算。 19． 体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。 （ √ ） 解释：20．

dSQT0rev)

因为GE (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i与压力无关。（ × ）

解释：理论上是T，P，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似为T和组成的函数。 21． 体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。 （ × ）

解释：V，H，U，CP，CV的混合过程性质变化与该体系相应的超额性质是相同的，对S，G，A则不相同。

22． 符合Henry规则或者Lewis-Randall规则的溶液一定是理想溶液。 （ × ） 解释：以Henry定律为基准和以Lewis-Randall规则为基准的溶液不一定是理想溶液。 23． 不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 （ × ）

解释：自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如：理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不可逆过程。 24． 无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正。 （ √ ）

根据热力学原理，一切不平衡状态均走向平衡，可以作功。因此所有偏离环境温度的状态应具有正的有效能。 25． 克劳修斯关于热力学第二定律的描述是“热不可能自动地从低温物体传给高温物体”，说明了热传导过程由高温向低温这种自发倾向的不可逆性。 （ √ ）

解释：说明了过程发生的可能性问题，与热力学第一定律一起，共同决定着自然界发生的可能性问题。

二、选择题

1． 对于内能是体系的状态的单值函数概念的正确理解是（ ABD ）。 A．体系处于一定的状态，具有一定的内能；

B．对应于某一状态，内能只能有一数值，不能有两个以上的数值； C．状态发生变化，内能也一定跟着变化； D．对应于一个内能值，可以有多个状态。

2． 下列各式中，不受理想气体条件限制的是（ A ）。

A．HUpV；B．Cp,mCV,mR；C．pVT = 常数；D．WnRTlnV2/V1

2

3． 封闭体系中的1mol理想气体由T1、p1和V1可逆地变化至p2 (p2>p1)，过程的。 WRTlnp1/p2，则此过程为（ AB ）

A 放热过程； B 等温过程； C 绝热过程； D 吸热过程

4． 目前存在的气体状态方程有：理想气体状态方程、维里方程、立方型方程和多参数方程。那么下面哪个方程不属于维里方程（ ABD ）。

A．paTRTaRT0.5； B．p； VbTVVbVbVVbpVBC12RTVV； D．pC．zRTa2 VbV5． 如下热力学式子正确的是（A B C D）

A．CVCVUSSHC；B．；C．；D． CpVTTTVVTpTTp6． 下面式子不正确的是：( B ) A．VVV；B．MEEM；C．HHiEHE；D．UUEUE

7． Henry规则适用于（ C ）。

A．适用于稀溶液的溶质和溶剂；B．仅适用于溶质组分；

C．适用稀溶液的溶质组分； D．阶段适用于稀溶液的溶剂。 8． （1）孤立体系的熵永远增加。

（2）在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。 （3）孤立体系的熵永不减少。

（4）可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。

上述表述中全部正确的是（ C ）。 (1) 孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值（dS = 0）时达到平衡态。(4) 熵增原理必须在孤立体系或绝热体系中应用。

A．(1) (4)； B．(2) (4)； C．(2) (3)； D．(1) (2)。 9． 理想气体流过可逆绝热压缩机，其参数变化为（ A ）。

AT0,S0；B T0,S0；C T0,S0；D T0,S0。 10． 真实气体在（ D ）的条件下，其行为与理想气体相近。

A．高温高压； B．低温低压； C．低温高压； D．高温低压 11． 下列各式中，要受到理想气体条件限制的是（ BCD ）

A．HUpV；B．Cp,mCV,mR；C．pVT = 常数；D．WnRTlnV2/V1 12．

封闭体系中的1mol理想气体由T1、p1和V1可逆地变化至p2 (p2。 WRTlnp1/p2，则此过程为（ BD ）

A 等容过程； B 等温过程； C 绝热过程； D 吸热过程 13． 目前存在的气体状态方程有：理想气体状态方程、维里方程、立方型方程和多参数方程。那么下面哪个方程属于维里方程（ C ）

aTRTaRT0.5A．p； B．p； VbTVVbVbVVb

3

C．zpVBC12RTVV； D．pRTa2 VbV14． 偏心因子是从（ B ）定义的。

A．分子的对称性； B．蒸气压性质； C．分子的极性； D．原子的活性 15． 如下热力学式子正确的是（A B C D）

CVUSCpHSCA．；B．；C．；D． VCpTTTVVTpTpT16． 对于一个均相的物质，其H和U的关系为（ B ）

A．HU B．HU C．HU D．不能确定 17．

igˆ知，Gig的状态为（ A ） 由混合物的逸度的表达式GiGiRTlnfii

A．系统温度，P=1的纯组分i的理想气体状态；

B．系统温度，系统压力的纯组分i的理想气体状态； C．系统温度，P=1，的纯组分i；

D．系统温度，系统压力，系统组成的温度的理想混合物。 18．

二元混合物的焓的表达式为 Hx1H1x2H2x1x2，则（ C 由偏摩尔性质的定义求得）

2；B．H1H1x12;H2H2x22;H2H2x12；D．H1H1x2A．H1H1x122C．H1H1x2;H2H2x12；

2 ;H2H2x219． 下面式子正确的是：( BCD )

A．M20．

M；B．VViEVE；C．HHEHE；D．UUEUE

T恒定情况下，混合物中组元逸度及组元逸度系数表达式为（ B ）

dGiRTdlnfiA．limfip1p0ˆdGiRTdlnfidGRTdlnfˆ B．limfiyip1 C．limfp1 p0p0ˆpˆfiiifipfp21． （1）孤立体系的熵永远增加。

（2）在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。 （3）孤立体系的熵永不减少。

（4）可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。

上述表述中全部错误的是（A）。

解释：(1) 孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值（dS = 0）时达到平衡态。(4) 熵增原理必须在孤立体系或绝热体系中应用。

A．(1) (4)； B．(2) (4)； C．(2) (3)； D．(1) (2)。 22． 理想气体流过节流阀，其参数变化为（ B ）。

AT0,S0；B T0,S0；C T0,S0；D T0,S0。 (B)。系统工质经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故该系统不能与外界交换能量。 23． 卡诺制冷循环的制冷系数与（ B ）有关。

4

A．制冷剂的性质；B．制冷剂的工作温度；C．制冷剂的循环速率；D．压缩机的功率。 24． 蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定（ C ）制冷剂冷却和冷凝放出的热量。

A． 大于； B．等于； C．小于； D．大于等于。 三、计算及分析简答题

1． 低压下，由气液相平衡关系测得｛P，y，x，T｝，如何由提供的这些数据算出活度系数。

汽液平衡的准则

ˆvfˆlfii活度系数法

i1,2,,N……

ˆvyˆv fiiiPVil(PPis) llssˆfixiifixiiiPiexpRTlsV(PP)iiˆPxPexpyRTviissiiiii1,2,,N……

低压下，汽相为理想气体，液相非理想溶液。汽液平衡关系为：

yiPxiiPisi1,2,,N

由安托因方程可知，已知温度即可求得饱和蒸汽压，因此，在已知P、T、y、x的情况下，即可求算活度系数

2． 实际蒸汽压缩制冷装置中的膨胀过程，为何采用节流阀而不用膨胀机？如果用膨胀机，请在T-S

图上标出哪些面积代表膨胀机回收的功？

解：制冷装置的膨胀过程，采用节流元件（如阀、孔板等）主要考虑到节流设备简单，装置紧凑。对于中小型设备而言，这个膨胀功是不值得回收的，功量不大，但是设备投资要增加许多。因此，大多不采用膨胀机。在下面的T-S图上，节流元件膨胀过程如3→4，是等焓过程，而膨胀机膨胀过程如3→4，是等熵过程。膨胀机回收的功量如阴影部分积分。

…

3． 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。 解：热力学第一定律的一般形式为：ES0 其中环境的能量变化为：EQW……

5

系统的能量变化为：SUEKEP……

当系统为稳流系统时，功的变化则体现为：WWSWf…… 其中：WfpV

则稳流系统的热力学第一定律表达式为：QWSUEKEPpV

HUpVQWSHEKEP…

当系统流经泵时：Q0,U0……… 则其能量衡算式变为：WSpVEKEP 当系统流经换热器时：WS0,EK0,EP0… 则其能量衡算式变为：QH

4． 在T－S图和lnp－H上示意性地画出下列过程：

（1）过热蒸气等压冷却，冷凝，冷却成为过冷液体； （2）饱和蒸气可逆绝热压缩至过热蒸气；

（3）接近饱和状态的气液混合物，等容加热、蒸发成过热蒸气； （4）饱和液体分别作等焓和等熵膨胀成湿蒸气； （5） 过冷液体等压加热成过热蒸气。

5． 二元混合物某一摩尔容量性质M，试用图和公式表示下列性质：

M,M1,M2,M1,M2,M1,M2,M,M1,M2,M1,M2 间的关系。

6

6． 在一定温度和压力下，某二元液体混合物的活度系数如用下式表示：

ln1abax1bx12ln2abax2bx22

式中，a和b是温度和压力的函数。试问，这二个公式在热力学上是否正确？为什么？ 解：由于该方程涉及到偏摩尔性质和温度压力等参数，因此如果该方程合理，必须要满足Gibbs-Duhem方程。

首先，衡量等温等压下的Gibbs-Duhem是否满足，即：x1dV1x2dV20。 对二元体系，做衡等变形，得：x1由已知得：于是，有：

dV1dVx220 dx1dx2dV1dVba2bx1，2ba2bx2 dx1dx2x1dV1dVx22abx1x20 dx1dx2因此，该表达式不合理。

7

7． 在39℃、2MPa条件下，由组元1和组元2组成的二元液体混合物中，组元1的逸度

给出：

fˆ1由下式

ˆ6x9x24x3 f1111式中，x1是组元1的摩尔分数；f1的单位为MPa。在上述T和p下，试计算：

a． 纯组元1的逸度f1； b． 纯组元1的逸度系数1； c． 组元1的亨利常数k1；

d． 作为x1函数的1表达式（若组元1以Lewis-Randall规则为标准态）。 解：a) x1 = 1 f1=6-9+4=1MPa b) 1f110.5

P2ˆ c) k1limf1lim69x14x126MPa

x10xx101ˆˆ1f d) 1……2分。若组分1的标准状态是以Lewis-Randall定则为基础，则： x1f1ˆf6x19x124x131169x14x12

x1f1x118． 某真实溶液在反应器中，经过绝热变化后，系统熵变= - 13000 J，判断此过程的可能性。

解答：封闭体系的熵平衡

δQΔS体系=∫+ΔS产生→S体系=0+ΔS产生=13000<0不可能

T开放体系的熵平衡：

δQmS∑mS+∫+ΔS∑Tiijj入出产生=ΔS体系→ΔS产生0分别对应不可能过程、可逆过

程、不可逆过程

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