《高等化工热力学》习题及参考答案.doc

1.1 如果流体服从van der Waals方程，请导出A和G的偏离函数以及逸度系数的表达式。解：1.2 请根据下列丙酮(1)氯仿(2) 溶液的实验数据 (35.17) 计算（1）以纯液态为标准态，丙酮的活度及活度系数，（2）以无限稀释为参考态，氯仿的活度及活度系数。x20.00000.05880.12320.29100.42320.51430.66350.79970.91751.000p1 / kPa45.9343.0939.9030.7023.2818.0010.535.001.730.0p2 / kPa0.0001.232.727.3911.8515.7122.6929.9235.6139.08解：(1) 以纯液态为标准态，则(2) 以无限稀释为参考态,则x20.00000.05880.12320.29100.42320.51430.66350.79970.91751.000p1 / kPa45.9343.0939.9030.7023.2818.0010.535.001.730.0p2 / kPa0.0001.232.727.3911.8515.7122.6929.9235.6139.0810.9382 0.8687 0.6684 0.5069 0.3919 0.2293 0.1089 0.0377 010.9968 0.9908 0.9427 0.8787 0.8069 0.6813 0.5435 0.4566 00.0315 0.0696 0.1891 0.3032 0.4020 0.5806 0.7656 0.9112 1=0.500.5353 0.5649 0.6498 0.7165 0.7816 0.8751 0.9574 0.9931 11.0000 1.0705 1.1299 1.2997 1.4330 1.5633 1.7501 1.9147 1.9863 2.0000 1.3 已知对45时四氯化碳(1)-乙腈(2)混合物的平衡气相组成，总蒸气压及混合热如下，请分别计算： （1）活度,与的关系曲线， （2）45时及与的关系曲线， （3）,及与的关系曲线。 x100.1280.3170.4140.6310.8211y100.4000.5210.5600.6080.6701P /kPa27.5040.5348.0148.6549.0947.1034.50H /J/mol04147458609307360解：（1）以纯液态为标准态，由表知 ，则x10.00000.1280.3170.4140.6310.8211.000x210.8720.6830.5860.3690.1790y10.0000.4000.5210.5600.6080.6701y210.6000.4790.4400.392.03300P27.540.5348.0148.6549.0947.1034.5p1 / kPa016.2125.0127.2429.8531.5634.5p2 / kPa27.524.3223.0020.7718.817.53000.45 0.72 0.79 0.87 0.91 110.88 0.84 0.760.68 0.640（2）恒温下，x10.000.1280.3170.4140.6310.8211.000J/mol0-541 -594 -646 -591-4640 J/mol0955 13391506152112000（3）x10.000.1280.3170.4140.6310.8211.000J/mol0624106011501153779004147458609307360J/mol0-210-315-290-223-4301.4 已知NaCl水溶液中NaCl的浓度mB及平均离子活度系数如下，请求出相应的xB及，并请讨论，这些数据可说明什么问题？ mB0.0010.010.10.51.02.04.06.00.96490.89600.77840.68110.65690.66760.79320.9862解：mB0.0010.010.10.51.02.04.06.00.96490.89600.77840.68110.65690.66760.79320.98620.000018 0.0002 0.0018 0.0088 0.0174 0.0336 0.0629 0.0888 0.9649 0.8963 0.7812 0.6934 0.6805 0.7157 0.9074 1.1992 2.1由和, 导出巨正则系综热力学函数关系式.： 又由于：或者：由麦克斯韦变换关系式：2.3 在1atm，300K，V1cm3条件下，求Ne的分子配分函数q，此值有无量纲？并请求出正则配分函数（以表示）。（已知mH=1.66010-27kg, MNe=20.179）解：Ne为单原子分子：只有平动加电子配分函数无量纲2.4 （1）请证明（2）请证明(式中)，并由此说明，尽管可以忽略，但 是一个不小的量。解：（1） , （2）若，大于04.2 将1kmol氮气压缩于0.04636m3的钢瓶中，温度为273.15K，请分别使用理想气体公式、RK方程、SRK方程和PR方程计算此时的压力，及计算值与实验值比较的相对偏差（实验值：101.33MPa）。 （氮气的临界参数为, , ）解： 理想气体状态方程：RK方程：SRK方程：=0.5536PR方程：4.3 有压力为105 Pa和温度为25的氮气，现将其由100 L压缩到1 L，其温度降为100，试求此时压力。 （提示：可将初始状态的氮气视为理想气体，终了状态的氮气则以RK方程计算）解：始态：终态： 4.4 用下列公式计算N2(1)-n-C4H10(2)混合体系（x1=0.30）在188，6.89103 kPa时的摩尔体积 （1）理想气体状态方程 （2）维里方程 混合规则： ， cm3/mol, cm3/mol, cm3/mol , , , （3）Pitzer对比态关联式 已知n- C4H10的参数为 K, MPa, （可采用混合规则 ，式中X为参数）解：（1）理想气体状态方程（2）维里方程（3）Pitzer对比态关联式 查得4.5 请用下列状态方程计算乙烷(1)-丙烷(2)混合气体（）在5.066 MPa和100时的摩尔体积。 （1）理想气体方程；（2）vdW方程；(3) RK方程。 （乙烷和丙烷的临界参数见右表）Tc (K) pc (MPa)C2H6305.44.884C3H8369.84.246（1）理想气体方程（2）vdW方程由：，得，(3) RK方程由：得：，5.1 已知，式中为方程参数，请导出的表达式。解：5.2 已知苯（1）环己烷（2）体系在77.6和液相组成时形成共沸物，总压力为，且 和。请用van Laar方程计算此温度下分别为0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8和1.0时的各组分活度系数、平衡压力和汽相组成。 （提示，汽相可视为理想气体，平衡条件为, 且共沸点时）解：77.6和液相组成，且 和汽相可视为理想气体，平衡条件为, 且共沸点时汽液平衡时： 则： 011.1341100.96710980.20.81.07281.0060.210.77821.2878.830.40.61.03541.02110.4060.59441.1460.090.60.41.01381.0426.05960.40460.3940.840.80.21.00311.0685.07860.20779.6520.