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文档简介

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/(molK) =-3665.763=-2109.26 J/(molK)=-2109.26 J/(molK)=-2109.26 J/(molK)=2109.2 J/mol3-3. 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/(molK)。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、=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/( molK)(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/( molK)(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/( molK)=H2-H1= H2=-+=91.41+7020-3410=3.701KJ/mol= S2-S1= S2=-+=0.2037-20.39-4.768=-24.95 J/( molK)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/(molK).解:查附录二得二氧化碳的临界参数为:Tc=304.2K、Pc=7.376MPa、=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/( molK)H= HR+ Hig=-4.377+8.377=4 KJ/molS= SR+ Sig=-7.635-25.86=-33.5 J/( molK)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、=0.271 2.求V 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 HV=30733KJ/KmolSV=HV/T=30733/353=87.1 KJ/KmolK(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、=0.193又R-K方程: 试差求得:V=5.6110-4m3/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=4.869MPa3-15. 试计算液态水在30下,压力分别为(a)饱和蒸汽压、(b)100105Pa下的逸度和逸度系数。已知:(1)水在30时饱和蒸汽压pS=0.0424105Pa;(2)30,0100105Pa范围内将液态水的摩尔体积视为常数,其值为0.01809m3/kmol;(3)1105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体。解:(a)30,Ps=0.0424105Pa汽液平衡时,又1105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体,Ps=0.0424105Pa1105Pa30、0.0424105Pa下的水蒸气可以视为理想气体。又 理想气体的fi=P(b)30,100105Pa 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

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