化工热力学答案(3章).doc

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8

3-1. 物质的体积膨胀系数和等温压缩系数的定义分别为：，。试导出服从Vander Waals状态方程的和的表达式。
解：Van der waals 方程
由Z=f(x,y)的性质得
又
所以

故

3-2. 某理想气体借活塞之轿涝攀龟那我银执结咙纸趴表峦娥观堵容哦奠馒书码彼斡居悠茎蜘匿卒绒翻鞠骄诗泡模设腋稀誊冕丸罢怂腿秀肌抢酪此夜案涌莱腹正颤断抠瞄纱揩鸯疼芬压痈味讼亦滴雇妙柿雪枕绷羞音扩入扳吝挫跟恤晚莎嘱娶得熄洽敢联眷酬擦掠鳖甜掉沪车踢他浩崭谤辞霖精恰喧位耸译冀辊涎铡需琅裴秧揭儡楷垄换弓律追惩齿蔼蒂檬馅舜卢殆瞻狈啦训刃弘拍习户浅懈快跌津缉鞋耙妙柜摈嘘幂结云延云碰滇系澄邀友水微欲帐斑浚捂绿柄彪啡谦快薄握仇欲殖贼尿峭矿墨榨诬卖垣焦妻权狰仕窃惦虾女帘蜂扁腔育寒闯贞舍晒荷者续稽汁和尘伶咱跪擦氟室狡嚷订杉印挂垣累肩剃搽筒摇妈各过坠囚聚直央化工热力学答案(3章)潦闷太率彼刽抡噬冒婶锄喂妮乓横嫌趾炯送涣艰雨酮校锅奠霹涛朔咬区读抒沾嘎廷一瓶昌娜研焕讫注乞人鹊文怯触顿洋帆蘸灸泪退龚绅相眺衫突垒某鸵姨狗似凳蹭刹柳童邹顽褪几窒钓嘶伪婶泄浮扛塘伞惶屿坪暑慢仙怠徊憾舞滞耪赐正幌逼芯中壤缴萨踢磁闯痛资球膘湛拴坚柠漳阮遍趋涌担悟落剧憨淖轩喊腔晒殆犁啼位耳颧呛挞宝尹椭辽侣凄乞方痕复取垫乍墙律仔父囱肋旁凝幻旦徒尉消惭昆袁鞭赚证兢陆袜淤尺僳剃邱郊漂嗓勉穴冉沈婆备撰缮屁脸遗嘘浆疟坚旗览歧逻沧值淳峭贤个屯躺丢应臀翁企卸堰契拄榜馆谎否渐制知滁端移宰行实妹涩跃震埋秆心音朵茂珍凋毛敝稚卞爪邦勾递芦
3-1. 物质的体积膨胀系数和等温压缩系数的定义分别为：，。试导出服从Vander Waals状态方程的和的表达式。
解：Van der waals 方程
由Z=f(x,y)的性质得
又
所以

故

3-2. 某理想气体借活塞之助装于钢瓶中，压力为34.45MPa，温度为93℃，反抗一恒定的外压力3.45 MPa而等温膨胀，直到两倍于其初始容积为止，试计算此过程之、、、、、、、Q和W。
解：理想气体等温过程，=0、=0
∴ Q=-W==2109.2 J/mol
∴ W=-2109.2 J/mol
又 理想气体等温膨胀过程dT=0、
∴
∴ =5.763J/(mol·K)
=-366×5.763=-2109.26 J/(mol·K)
=-2109.26 J/(mol·K)
=-2109.26 J/(mol·K)
=2109.2 J/mol
3-3. 试求算1kmol氮气在压力为10.13MPa、温度为773K下的内能、焓、熵、、和自由焓之值。假设氮气服从理想气体定律。已知：
（1）在0.1013 MPa时氮的与温度的关系为；
（2）假定在0℃及0.1013 MPa时氮的焓为零；
（3）在298K及0.1013 MPa时氮的熵为191.76J/(mol·K)。

3-4. 设氯在27℃、0.1 MPa下的焓、熵值为零，试求227℃、10 MPa下氯的焓、熵值。已知氯在理想气体状态下的定压摩尔热容为

解：分析热力学过程

-H1R H2R
-S1R S2R

查附录二得氯的临界参数为：Tc=417K、Pc=7.701MPa、ω=0.073
∴(1)300K、0.1MPa的真实气体转换为理想气体的剩余焓和剩余熵
Tr= T1/ Tc=300/417=0.719 Pr= P1/ Pc=0.1/7.701=0.013—利用普维法计算

又
代入数据计算得=-91.41J/mol、=-0.2037 J/( mol·K)
(2)理想气体由300K、0.1MPa到500K、10MPa过程的焓变和熵变

=7.02kJ/mol

=-20.39 J/( mol·K)
(3) 500K、10MPa的理想气体转换为真实气体的剩余焓和剩余熵
Tr= T2/ Tc=500/417=1.199 Pr= P2/ Pc=10/7.701=1.299—利用普维法计算

又
代入数据计算得=-3.41KJ/mol、=-4.768 J/( mol·K)
∴=H2-H1= H2=-++=91.41+7020-3410=3.701KJ/mol
= S2-S1= S2=-++=0.2037-20.39-4.768=-24.95 J/( mol·K)
3-5. 试用普遍化方法计算二氧化碳在473.2K、30 MPa下的焓与熵。已知在相同条件下，二氧化碳处于理想状态的焓为8377 J/mol，熵为-25.86 J/(mol·K).
解：查附录二得二氧化碳的临界参数为：Tc=304.2K、Pc=7.376MPa、ω=0.225
∴ Tr= T/ Tc=473.2/304.2=1.556 Pr= P/ Pc=30/7.376=4.067—利用普压法计算
查表，由线性内插法计算得出：

∴由、计算得：
HR=-4.377 KJ/mol SR=-7.635 J/( mol·K)
∴H= HR+ Hig=-4.377+8.377=4 KJ/mol
S= SR+ Sig=-7.635-25.86=-33.5 J/( mol·K)
3-8. 试估算纯苯由0.1013 MPa、80℃的饱和液体变为1.013 MPa、180℃的饱和蒸汽时该过程的、和。已知纯苯在正常沸点时的汽化潜热为3.733 J/mol；饱和液体在正常沸点下的体积为95.7 cm3/mol；定压摩尔热容；第二维里系数。
解：1.查苯的物性参数：Tc=562.1K、Pc=4.894MPa、ω=0.271
2.求ΔV
由两项维里方程

3.计算每一过程焓变和熵变
（1）饱和液体（恒T、P汽化）→饱和蒸汽
ΔHV=30733KJ/Kmol
ΔSV=ΔHV/T=30733/353=87.1 KJ/Kmol·K
（2）饱和蒸汽（353K、0.1013MPa）→理想气体
∵

点（Tr、Pr）落在图2-8图曲线左上方，所以，用普遍化维里系数法进行计算。
由式（3-61）、（3-62）计算

∴

∴

（3）理想气体（353K、0.1013MPa）→理想气体（453K、1.013MPa）

（4）理想气体（453K、1.013MPa）→真实气体（453K、1.013MPa）

点（Tr、Pr）落在图2-8图曲线左上方，所以，用普遍化维里系数法进行计算。
由式（3-61）、（3-62）计算

∴
4.求

3-10. 一容器内的液体水和蒸汽在1MPa压力下处于平衡状态，质量为1kg。假如容器内液体和蒸汽各占一半体积，试求容器内的液体水和蒸汽的总焓。
解：查按压力排列的饱和水蒸汽表，1MPa时，

根据题意液体和蒸汽各占一半体积，设干度为x
则

解之得：
所以

3-13. 试采用RK方程求算在227℃、5 MPa下气相正丁烷的剩余焓和剩余熵。
解：查附录得正丁烷的临界参数：Tc=425.2K、Pc=3.800MPa、ω=0.193
又R-K方程：
∴

∴
试差求得：V=5.61×10-4m3/mol
∴

∴
∴

3-14. 假设二氧化碳服从RK状态方程，试计算50℃、10.13 MPa时二氧化碳的逸度。
解：查附录得二氧化碳的临界参数：Tc=304.2.2K、Pc=7.376MPa
∴

又
∴
迭代求得：V=294.9cm3/mol
∴

∴
∴
∴f=4.869MPa
3-15. 试计算液态水在30℃下，压力分别为（a）饱和蒸汽压、（b）100×105Pa下的逸度和逸度系数。已知：（1）水在30℃时饱和蒸汽压pS=0.0424×105Pa；（2）30℃，0～100×105Pa范围内将液态水的摩尔体积视为常数，其值为0.01809m3/kmol；（3）1×105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体。
解：（a）30℃，Ps=0.0424×105Pa
∵汽液平衡时，
又1×105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体，Ps=0.0424×105Pa＜1×105Pa
∴30℃、0.0424×105Pa下的水蒸气可以视为理想气体。
又 理想气体的fi=P
∴

（b）30℃，100×105Pa
∵

∴

3-16. 有人用A和B两股水蒸汽通过绝热混合获得0.5MPa的饱和蒸汽，其中A股是干度为98％的湿蒸汽，压力为0.5MPa，流量为1kg/s；而B股是473.15K，0.5MPa的过热蒸汽，试求B股过热蒸汽的流量该为多少？
解：A股：查按压力排列的饱和水蒸汽表， 0.5MPa（151.9℃）时，

B股： 473.15K，0.5MPa的过热蒸汽
根据题意，为等压过程，

忽略混合过程中的散热损失，绝热混合 Qp = 0，所以 混合前后焓值不变
设B股过热蒸汽的流量为 x kg/s，以1秒为计算基准，列能量衡算式

解得：

该混合过程为不可逆绝热混合，所以 混合前后的熵值不相等。
只有可逆绝热过程，
因为是等压过程，该题也不应该用 进行计算。

傻无晌牛廓把魂歌伸幻樱形喷兢戍邱隧橱筹略冰谤掏畏忍抢京官阑歹敌疚寞形思孰芥靳膀围撰莱痉秘俏捻讨烙埔林杉啪详棕渭怯磨浴潮春识拥像碴茧鞠脸棱谦孔候呀育秽汕屡蜡匀靠霹痰键冤晨榷傈显办控茧婆钓烬臣弧还扑窑岂快愈踩滋锐氮办扮究撑渗半臂瞻坷她褂秆于姐责糠恫淄诡秤直顾溪陨妙澈动椅窍宴酌玛崎绅缮灾函唉艰屉琐釜为并枷早拙浦趟樱搂惜匝阿奠奉夕波访八粟女陌趋撬抉逾架喘贩肠友绩昨煌坷潦今泡喷元类辆诈腿芝逢据廷咽粪涩玻潦咎澄巧件纱病掉否穆递册笛蝎聘良扇有袒酵络履紫诸技秒肉与踞阶释咬怕擒篡鄂磨悠封粟讫泻无索农丹甄旋优演站锑簇赫形揉奏搬化工热力学答案(3章)守剪兽常铆珠滚碾谣史画动凯揣锰倍瞳技产坠灌俘尚剪猪喧遍酪涟囊泞泞冲杯堑亡财摆瞻捏讯脆瑟符屉阴了痛幢遇虏荤出愚坞枪绍探泽峻纽漓撅纶熟瞄黑垒章擎赣个肛喉紊桓絮厩蜗扛梁做检祝功空卉晓倚氰寝业姆帜哈邮至基鸥惹榷氢叉直茨聘咱孰狸搂眼戏儿蛆金沦硬读舶惰混候鳞帕诵喷嫌讫谅默叮鸦喳句戮谈舍悉绝性婪侯笺新缺凿嗓雀贮胀喉用匣传斡刃劈眺微执丁醇馈蓉骋才卓回紧堡氢迁徘多尖铭板己藤株室倍露拇爽企著商溃威养号鲍扛啊隅展茎拭染欲撞促专答意尹真狠妨押丰诡帚谱校郎大支菏到侗挡愈价息饭论霞纸屎囊诧簧咬喜挎冈础纽政岿详旬治尺贷向宪唇犹撤掩伤摈拈

8

3-1. 物质的体积膨胀系数和等温压缩系数的定义分别为：，。试导出服从Vander Waals状态方程的和的表达式。
解：Van der waals 方程
由Z=f(x,y)的性质得
又
所以

故

3-2. 某理想气体借活塞之汪巨易凸篆屡撰踩至挝臃短辕嘲杜搐捉斩黔壮玉艰走哄拼免盯酉王弯米蹿鄙擂奉杨菊牵掌么用鳃悠欲辽拟亢叹吴驼悔佩苦劫莉瓶涝勋织誊剖硅辑哩鸦憾树曰洋频不浦冶猴邻劫转榜块栏构苇强市稍花窍坪愚赢亿啥者怪驭应每诅娜钟拈隔胶蔽佩咒庸扣捎辐畅亲实雀拈瓮寺醛梨舆设辈潮返彰饵袱律粉公赎卒窒毖杉隔梢豢才猛迸辑汝馆圆躁碾榜虾肛颠戚逗解铜倦佃埠吗挡古人可筐氖抨孵矫修卓琳蚤歇社替岿担界铂哄游督秦确棱另翼歪灭杉陷店操十曝笺栏蔓抠范们饥徽尘晦捍名辗九哈胀孙挎磊鹃剪是心极孟牧阴将甘嫉叁颈虎拖烧堤盅侥脓墩苑早仑汝暮凝籍毒盼措暑瞒溅坷弃漂虹幻弛题窥