化工热力学例题与习题_部分1【共5部分-陈忠秀顾飞燕编】.pdf

IJI Nf l 高等学校教学用和 化热力学 例题与题 陈钟秀 硕飞燕l 化飞I 唰 俨 高等学校教学用书 化工热力学例题与习题 陈钟秀顾飞燕编 4 唾 且血版牡 北京 京 新登字039号 由司在在版娼目 C1I 黠据 化工热力学例剧与习题 陆钟方刷飞报编 t J t 化 学工业出版本 j 1998 1999 m 印 11 由等学位教学用机 ISBN 7 302 i 203 4 I it 1陈 11 1t L UJ学习陋民TQ013 1 国版本罔1l咄np 设计民珩 化字工业出版社山版发行 It 1 巾似阳区也衍ill3号侃破锦州 11 1l Z页华1 店北京友行所经销 北东市 w庄 脚印川r fllli 可市豆豆风泼可f装II I 不 87xI092缝米L I日rll张I 1 严敛 12 4千字 1998年5月第 仅1 9 9勾3月北京第 印刷 印放 训9川 rSIIN 7立 25 203的 G刷 定价13 O l儿 版权所有违者 究 法斗悔如有缺页 倒爬 回贞 牛毛i发行部负责削 蜀 队 前言 本书是很据高等学校 变钊 化工热力学 陈钟秀 周也燕青辑 化学工业出版社 1993年 lIt们的内带而编写的 目的是加甜学生时化I热力学草本植幸与曲力学理论的理解 拥练地 掌握I程中常用的汁算厅陆以且应用计算机解晓热力学问题的能力 金 共八章 为便于读者使用 在编写方式t 每意内睿都包舍基本概念和公式 例跑 习 晤士部分 附录巾刮出常用物盾的物性数据 熟均学圄表以及FORTRAN程序 书中例题与习 飞跑共 08也 1 内在相鼓声配合抽材而定 编写中在意到l题型的事佯化 置睡上由曲人深 力 钮 求 通过恻题的解害也j习陋的练习1世读者巩同热力学知识 掌握解题的技巧相方法 专国商等学校仕 工正蛊专业被学指导岳员古对本朽的蝙写描予了大力支持和草励 四 川联 合大学布 裕光教授拙任T水阳的主审 蜡予了认真审阅和热情指导 浙江大学虫也t教授 对本1I提白了宝贵意且 化t热力学教研室全体同革提供了许多方面 在此一并深表剧章 本朽的第一 Ii L 旬剧飞将编写 真余 lJMc钟秀编写 囱于编者水平有限书小缺l内与 错嵌在所难且 敬请i毒者费tif擂 f 蛐者 1996年9月子新江大学 lk 市 也 对 f 巴价 讯行 内 叫协会斗 m t当r 9号J 攫要 l 0 七rl仲 叶中yti 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在液霞的常沸点下撞到l其在帜的学 然后芷闭这个容器 阳热到21C 试计算所产生的压JJ 液 旺的摩尔体积在常沸点时 JO 0 H7m kmol J 7 将阻力为2 03MPa溢血为477K条件下四量的2 83m 的NH 压捕到O 142m 3 苦 制度为448 6K 则其压h为苦f j j J用节选厅法计 算 1 Van der Waals方程 2 Redlich Kwong厅料川3 PeIlg R binson j程L 1 普遍他荒系式S 1在气体的p飞 7行为可阳下 边状盔方程式来描述 式巾b为常敬 只是7的函 数 试证明此气体的等温E缩罩黠 户Vzm lhjLlp k IIT F平吾 P 2 9 1880年 克好悻断提出的方 ffi 捷总式为 l 牛a一一亏I V b R1 Lr 口 T YJ i式证明正中常量1 a h利r与临界常散何的关系是 27R T K 立化7一 一 h l E 64 4 p 8 2 10 iAil挥含有川 h 氨 气 和70 c 摩尔 iE丁饺 2 的气体晦古鞠峙 在 ts尽 响 6 8 MPa条件下的体移1 巳姐B1 14cm mo L Bzz 2 5cm1 mo L 1 9 5cIIl mo L也 2 1 t h 计算甲皖 1 阿 院 2 摩尔 正己烧的幅古物在I司样温1I F的 最多少 已知323K下甲烧H 33cm l mo 正己烧 一1512cm l mol 2 16 压缩帆每小时处理600kg甲提及乙烧的 摩原由告物e气体在5MPa 149 下离 开Hi缩机 民间离开压缩帆的气体体相班率为茜少 2口O 4 54kg f 腔镜从21 澜 lMPa 液体密度680kg m J 变化到371飞和 0 MPIl随着此状态的变化 lHJ1 2650k 试问其内能的变化为苦r 2 18 体职为58 7币ml的容器中 装有组成为66 9问 摩尔比Hi 和33 1同CH 擂台 气lmul 苦气体1l 1t为273K 试求提告气体的压力 2 19 试用Redlich Kwong方程和RKS为程计算273K I0I 3MPa下嚣的压缩回子值电 巳如在验r j J 2 0685 2 20 使用Redlich Kwong方和 I j恋在333K时氯甲惶的饱和品气和饱和液体的摩iI 体 制 已知1333K时氯甲院的饱相撞气压为1 376MPa 饱和南气相饱和液体的摩尔体积实嘘值 分别为1636L kmo l r 体坝 已知实验值JJ29 14cm 0101 1 2 lli挥在37 祸I10 13MPa时液体苗的黯庄 已锢实验值为28 6cm 8 mol 0 2 23 液 iE r 晴在291K且O lMPa下的密度为O 630g cm l Q试估算在 423K f TS 叮U导出单位屈量定组且的均匀班体体旱 在非植动条仲下 其热力学性质之间存有 山下 关系 dU TdS户dV 3 dJi二 TdS十Vdp 3 2 dA pd SdT 3 3 dG V dp SdT 3 1 个单纲卦的根相革班 革统的工种性质为 r y 若它们都是点 画黠 但与状吾有茧 与 造 径E 提 且也是自噩噩 r JI的连续雨散 Md r Ndy是面胜 x y 的主融分 j J M与A 之间有 13M ila 1 1可1 l 百71 式 3 5 目 J用于幢草z是否是系挠的状态函数 在点崎敢与其导啦之间还有 l主l应j l主 式 6 11自有用 且H官幢幢将任 简单变量用其它罔个变量表ZE出来 Ml lI well 芷系式 i l i i 3 avJs i运人 J I V 1一 l i J s l as t p l芸 vzl 2 1 3 5 3 6 3 7 3 8 1 9 lZEI l31i 町 Vf 式 3 7 式 10 的左且均为可嗣AI 则有山则为不 1割 量的 二 楠刀鱼养性质的计算 将定组成均相系挠的热力学性盾 哀乐成r 户的函数时可U得 I aJll 31 i23l14 T睛 as I C 否 i 主JTz F 23 3 101 3 1D 3 J2l 3 13 3 14 lZ r 忡pnvl温蝇 等于匮缉阳等内能蜡等 贝雷E已知回物质11章两个参变量就口iJI l 很 快 l lH且余各参壁 民 刨根 体 囚 h I a 工艺栩点费 圃 事气 L 一一一 一 H 因35祖国娟因 回3 压俏商 25 Z 定 走过然主建 MVNP 栩点线 S 图3 7倍烟圈 Mo11ieT 图 二 例题 倒3 1试证明同理想气体在T S固 t l 任何等压辑在相同温度时有相同斜卒 2 任何等睿辑在相同温度时有相同料率 3 如幅度相同则其等再线的斜率大于等压墙 的斜率 而两斜率之比值为r 证 1 Maxwdl能量方聘导数式 对理想气体 将式 A 与式 8 结卦 碍 H iEEUi dH C dT A 8 l旦旦主lJ lEEl T 1 as 1 1 1 as p cp 对问一理想气体飞值只与掘度有呆不随压力而变化 所以相同由度时王为一睛在 T S 图上任何等压蜻其斜率相同 2 Maxwell能量方再导数式 l茎lvty C 卫因为 所以 dU C d 1 0 I Cy l 吁 T 1 l丁克 lv i l EEJ C 时间理想气体 只是温度的函数 即在相同温度下C 值相等 王为常量 在相同温度 L 时命相同斜事 3 x t理想气体而言Cp Cv R 所 I 二 7 I 1 IC far r 29 即征 J国 町xJ 理 11 气体m缸柑间温度下等手 搜Il J斜率比等i在蜡大 即等谷蜡比等l主钱 史旺 9 3 夜且 出求出 服从Vl tldcr飞 Vaals状在启程的气体热膨胀革散卢和 Ii 温压缩系教庭的 解该气体服从vander W i als杖态方程 IT a P F b V 对方程取寻做得 I 让i町R J川V b 磊jy 在 d z 根据循环韭 式 3 6 有 av r v R V b lET p z 百万万丁 在刀F丁 万穴F工b fo V v 再于1 C五 v 所U 告 喜lf k J I Vl 1 1口 h 二 环 V百万万仁可穴F工苟言 雨V 五百 的4 而 4 81 lbi b R iU Ll ZFJ l ETI 日 句11 二0时 Vander Wa d 方程简化岛理想气体方程pV RT 月E么对于理想气体则有 列l hu 1 二 一 RT 例3 3 i式用费遇化为法叶算丙统气体化378K O 507MPa节的剩余筋勺铺 t归附录三查得同规 T 369 8K p俨 4 246MPa O 152 378 T 一 一 1 022 369 8 庐 O507 一 一二O 119 1 246 此状患位于图2 1iIIl线上万 故 用普遍It捕二盘男革噩桂计算丙艇的剩余惜与娟 0 422 0 422 r 00837F72 0 083百1否7口 O 325 0 018 dR 0 675 0 675 丁可 一一 言 0 638 d1 n 1 022 二 30 由式 3 22 此 t uz n dB1 O 722 一 dT T l H i dB B 飞dB I B 1 百T户zL1371一有 la7 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此采用 O 43808 1飞 1丁s a十 r J1b O 08143 o 4381 8 314 647 3 l 22 05 1 164 X lO MPa cm K 1 mol RT 0 08143 8 314 647 3 b24 1987cm3 rzml i 队22 05 将 1 b值代入方程式 2 8 得 8 314 633 1 464X 101 9 8 一一一一一一一一一一一一 V 19 87 633 V V十19 87 解得 V 431 2cm3 mo l 脏式 2川要求 先求出h和i 自式 3 21 得 h 主 l 1 旦JZ 00问61 v Z 431 2 A a 1464 X 10 一1 10 7 lA r I 5 565 B b 毛T 吃 19 87 8 314 633 Z l I h 1 1 16 76 33 2 12 06 92 1851 moJ K j 92185J kmol j K 80 内使用下式11 陈 U H V 35828 2 6 89 X lO X o 305X 10 l 33726 75J mol L 33 7267 5 J kmol 1 根财相同的时P住在的实验悦和11 算监进行比较 实磁值来 自 J A Wt ber AIChEJ 1 210 195j J Jt数值It幢幢且 且比假设 酷l Jl 理想气体 每奸得多 能满足 1瞿精E要求 问 自由 叶辑懂实 值 函 自 i 值实 拿僵 1 t 飞 o I 172615 32700000 S j Kn盹j l K l 92JaS 90200 例3 盟在为232C 的饱和蒸气和水的混合物处于平衡如果捏告帽的比挥量 1166nl k 1 民用 气 1 中的盘踞计算 1 握告相中蒸气的吉量川白植告捆的烛 口 棍什闸 的俑 尊 宦饱和水且饱和蒸气袭 当t 232 时 232t V m k il l 7 H kJ k且 植嗣I f t 00 1213999 39 饱和 赌气 国 口 06日9n2803 2 1 谊1kg i1 熏气 1 气的吉量为 rkg 如j o 04166 0 06899 卡 1 0 001213 0 04166 0 001213 J 一 一一一一一 zOO3968 0 06899 0 00121 3 即混合物巾含街蒸气59 68 液体 40 32 2 血什阳的始 t川 植古4阳的精 Il rH 0 5968 2 6283 町 4 7592kJ kg K 1 Si kJ kg l K 2 62B l 队 自日 I 3 试叶 守甲睛盯 与盟 汩的气体捏合物 甲妮的摩尔分数 为60 200K下 fF IJ从零糟H 笠1 86MPa过程中僻的变量 嗣 同l附放查得纯甲属和i纯霞的物性数据如下 性履1 K I M a t n Ino1 1 z 1 1 190 自 4 600 O OOlj 0 288 咱 日 23 39 1 89 5 口 1 2旨 111 1 2 17川 2 17的相式 2 7 挥出甲烧 栩嚣的蝇气体第 二维 盟军黠夕 1子下炭 31 ll m mol 10优1 35 311 H 114 用烧与氨的B值 T n OH 119 1 U49 1捕 ClI 1民用Prau nilz的理会规则 则咀合物的彷性挝概可按式 2 28 式 2 32 计算 r l1 T IT I 190 6X12石2 155 lK Zuz E十X 卡 制 0 290 0 289 99 01 89 5 1 1气 l 7 2 1 il才叫J可言l dB Jr 0 6 086 十Z凹的 0 4 0 7127 0 4 O 5057 0 8284 耐 zkT 古 引 r 74 53 1 200 4 86 0 8284 一 l l 200 J ll 7 4MPa CIII1 mol 1 167 4J mol 一 习题 时导方叫骂 T 2912FLH中 T V lJ JL 量 3 2 将25C O lMPa的植志水注满晤闭的容器 若将水M棉里60 C 则压力变为事 少F已知水在25C时比在为1 003cm1 g j 25 60 C之间体积III服革世 平均值为36 2X lO K EO 1MPa 60C时压缩在数h为 12X10 MPa 并 可幢世与压力无关 3 3 对于陋从v md t W liab状态方程的气体 试求州 Co Cv 的事达式 并证明这种气体 的Cv仅是咀匪的 UIc 3 4 理想气体情活率之助辈子嗣植中 压力岛 34 45MPlI 温度为366K 反抗 恒定的 外居力3 4 5MPa而每温III胀E到树倍于其初j始喜权为止 试计算此且程之4人 H t S t A 且 fTdS f户dV Q f I W 0 3 5 阳 氯气阳从理盟气体定律 试H算Ikmol1量气在国If为50