热力学作业题答案

1、第二章2-1.使用下述方法计算1kmol甲烷贮存在体积为0.1246m3、温度为50的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K方程；（3）普遍化关系式。解：甲烷的摩尔体积V=0.1246 m3/1kmol=124.6 cm3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：Tc=190.6K Pc=4.600MPa Vc=99 cm3/mol =0.008(1) 理想气体方程P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa(2) R-K方程 =19.04MPa(3) 普遍化关系式 2利用普压法计算， 迭代：令Z0=1Pr0=4.687 又Tr=1.

2、695，查附录三得：Z0=0.8938 Z1=0.4623 =0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=PcPr=4.6×4.687=21.56MPa同理，取Z1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z值相差很小，迭代结束，得Z和P的值。 P=19.22MPa2-4.将压力为2.03MPa、温度为477K条件下的2.83m3NH3压缩到0.142 m3，若压缩后温度448.6K，则其压力为若干？分别用下述方法计算：（1）Vander Waals方程；（2）Redlich-Kwang方程；（3）Peng-Robinson方程；（4）普遍化

3、关系式。解：查附录二得NH3的临界参数：Tc=405.6K Pc=11.28MPa Vc=72.5 cm3/mol =0.250(1) 求取气体的摩尔体积对于状态：P=2.03 MPa、T=447K、V=2.83 m3 普维法V=1.885×10-3m3/moln=2.83m3/1.885×10-3m3/mol=1501mol对于状态：摩尔体积V=0.142 m3/1501mol=9.458×10-5m3/mol T=448.6K(2) Vander Waals方程(3) Redlich-Kwang方程(4) Peng-Robinson方程 (5) 普遍化关系式

4、2 适用普压法，迭代进行计算，方法同1-1（3）2-7：答案： 3cm第三章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)。答案：8272KJ/Kmol, 14703 KJ/Kmol, 181.4 J/Kmol/K 22.13 KJ/Kmol/K, 30.45 J/Kmol/K, -125507 KJ/Kmol3-8. 试

5、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/Kmol·K（2）饱和蒸汽（353K、0.1013MPa）理想气体 点（Tr、Pr）落在图2-8

6、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3-12. 试求算366K 、2.026MPa 下1mol乙烷的体积、焓、熵与内能。设255K 、0.1013MPa时乙烷的焓、熵为零。已知乙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容答案：1383 cm3/mol, 7772J/mol, 1.

7、441 J/mol/k, 5055 J/mol/k. 第四章4-2. 某二元组分液体混合物在固定T及P下的焓可用下式表示：。式中，H单位为J/mol。试确定在该温度、压力状态下（1）用x1表示的和；（2）纯组分焓H1和H2的数值；（3）无限稀释下液体的偏摩尔焓和的数值。解：（1）已知 （A）用x2=1- x1带入（A），并化简得： （B）由二元溶液的偏摩尔性质与摩尔性质间的关系：， 得： ， 由式（B）得：所以 （C） （D）（2）将x1=1及x1=0分别代入式（B）得纯组分焓H1和H2 （3）和是指在x1=0及x1=1时的和，将x1=0代入式（C）中得：，将x1=1代入式（D）中得：。4-10. 某二元液体混合物在固定T和P下其超额焓可用下列方程来表示：HE=x1x2(40x1+20x2).其中HE的单位为J/mol。试求和（用x1表示）。答案：4-12. 473K、5MPa下两气体混合物的逸度系数可表示为：。式中y1和y2为组分1和组分2 的摩尔分率，试求、的表达式，并求出当y1 =y2=0.5时，、各为多少？答案：解：同理：当x1=0.5时：同理： 方法二：由偏二