化工热力学第三版答案陈钟秀

1、3、温度为50的容器中产生的压力：1理想气体方程；2方程；3普遍化关系式。解：甲烷的摩尔体积0.1246 m3/1124.6 3 查附录二得甲烷的临界参数：190.6K 4.600 993(1) 理想气体方程8.314×323.15/124.6×10-6(2) 方程(3) 普遍化关系式2利用普压法计算，迭代：令Z0=10=4.687 又1.695，查附录三得：Z0=0.8938 Z1=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 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，迭代完毕，得Z与P的值。3。解：查附录二得正丁烷

2、的临界参数：425.2K 3.800 993 =0.1931理想气体方程8.314×510/×106=×10-3m3 误差：2普遍化关系式比照参数：普维法 0.8786×8.314×510/2.5×106=1.49×10-3 m3误差：2-3.生产半水煤气时，煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下，76%摩尔分数的碳生成二氧化碳，其余的生成一氧化碳。试计算：1含碳量为81.38%的100的焦炭能生成1.1013、303K的吹风气假设干立方米？2所得吹风气的组成与各气体分压。 解：查附录二得混合气中各组分的临界参数：3 =0.3 =

3、0.又y1=0.24，y2(1)由规那么计算得：普维法利用真实气体混合物的第二维里系数法进展计算又3V总 100×1033(2)33压缩到0.142 m3，假设压缩后温度448.6K，那么其压力为假设干？分别用下述方法计算：1 方程；2方程；3方程；4普遍化关系式。解：查附录二得33 =0.250(1) 求取气体的摩尔体积对于状态 m3普维法1.885×10-3m33/1.885×10-3m31501对于状态：摩尔体积0.142 m3/1501×10-5m3(2) 方程(3) 方程(4) 方程(5) 普遍化关系式2 适用普压法，迭代进展计算，方法同1-1

4、32-6.试计算含有30%摩尔分数氮气1与70%摩尔分数正丁烷2气体混合物7g,在188、6.888条件下的体积。B11=143，B222653，B129.53。解：V(摩尔体积)=4.24×10-4m3假设气体混合物总的摩尔数为n，那么 n×V(摩尔体积)=0.1429×4.24×10-4=60.57 3解：适用的普遍化形式查附录二得3的临界参数：126.2K 3.394 =0.041方程的普遍化、两式联立，迭代求解压缩因子Z2方程的普遍化、两式联立，迭代求解压缩因子Z第三章3-1. 物质的体积膨胀系数与等温压缩系数的定义分别为：，。试导出服从 状态方

5、程的与的表达式。解： 方程由()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34.45，温度为93，对抗一恒定的外压力3.45 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与W。解：理想气体等温过程，=0、=0又 理想气体等温膨胀过程0、=5.763(·K)366×5.7632109.26 (·K) (·K) (·K)、温度为773K下的内能、焓、熵、与自由焓之值。假设氮气服从理想气体定律。： 时氮的与温度的关系为；2假定在0及 时氮的焓为零；3在298K及 时氮的熵为191.76(·K)。3-

6、4. 设氯在27、 下的焓、熵值为零，试求227、10 下氯的焓、熵值。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1R H2R1R S2R查附录二得氯的临界参数为：417K、7.701、 T1/ 300/417=0.719 P1利用普维法计算又 代入数据计算得91.41、0.2037(·K)(2)理想气体由300K、0.1到500K、10过程的焓变与熵变20.39(·K)(3) 500K、10的理想气体转换为真实气体的剩余焓与剩余熵 T2/ 500/417=1.199 P2利用普维法计算又 代入数据计算得3.41、4.768(·K)21= H2= S21

7、= S20.2037-20.39-4.76824.95(·K)3-5. 试用普遍化方法计算二氧化碳在473.2K、30 下的焓与熵。在一样条件下，二氧化碳处于理想状态的焓为8377 ，熵为-25.86 (·K).解：查附录二得二氧化碳的临界参数为：304.2K、7.376、利用普压法计算查表，由线性内插法计算得出：由、计算得：4.377 7.635(·K)4.377+8.377=4 7.635-25.8633.5(·K)3-6.。K、013的恒定压力下汽化，试计算此过程中、与之值。3-8. 试估算纯苯由013、80的饱与液体变为1.013、180的饱与蒸

8、汽时该过程的、与3；定压摩尔热容；第二维里系数。解：1.查苯的物性参数：562.1K、4.894、V 由两项维里方程1饱与液体恒T、P汽化饱与蒸汽30733 ·K2饱与蒸汽353K、0.1013理想气体点、落在图2-8图曲线左上方，所以，用普遍化维里系数法进展计算。由式3-61、3-62计算3理想气体353K、0.1013理想气体453K、1.0134理想气体453K、1.013真实气体453K、1.013点、落在图2-8图曲线左上方，所以，用普遍化维里系数法进展计算。由式3-61、3-62计算3-9. 有A与B两个容器，A容器充满饱与液态水，B容器充满饱与蒸气。两个容器的体积均为1

9、L，压力都为1。如果这两个容器爆炸，试问哪一个容器被破坏的更严重？假定A、B容器内物质做可逆绝热膨胀，快速绝热膨胀到0.1 。3-10. 一容器内的液体水与蒸汽在1压力下处于平衡状态，质量为1。假设容器内液体与蒸汽各占一半体积，试求容器内的液体水与蒸汽的总焓。解：查按压力排列的饱与水蒸汽表，1时，根据题意液体与蒸汽各占一半体积，设干度为x那么解之得：所以3-11. 过热蒸汽的状态为533 1.0336，通过喷嘴膨胀，出口压力为0.2067，如果过程为可逆绝热且到达平衡，试问蒸汽在喷嘴出口的状态如何？3-12. 试求算366K下1乙烷的体积、焓、熵与内能。设255K时乙烷的焓、熵为零。乙烷在理想

10、气体状态下的摩尔恒压热容3-13. 试采用方程求算在227、5下气相正丁烷的剩余焓与剩余熵。解：查附录得正丁烷的临界参数：425.2K、3.800、又方程：试差求得：5.61×10-4m33-14. 假设二氧化碳服从状态方程，试计算50、时二氧化碳的逸度。又33-15. 试计算液态水在30下，压力分别为a饱与蒸汽压、b100×105下的逸度与逸度系数。：1水在30×105；230，0100×1053；31×105以下的水蒸气可以视为理想气体。解：a30，0.0424×105汽液平衡时，又1×105以下的水蒸气可以视为理想气体

11、，0.0424×1051×10530、0.0424×105下的水蒸气可以视为理想气体。又 理想气体的b30，100×1053-16. 有人用A与B两股水蒸汽通过绝热混合获得0.5的饱与蒸汽，其中A股是干度为98的湿蒸汽，压力为0.5，流量为1；而B股是473.15K，0.5的过热蒸汽，试求B股过热蒸汽的流量该为多少？解：A股：查按压力排列的饱与水蒸汽表， 0.5151.9时，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 = 0，所以 混合前后焓值不变设B股过热蒸汽的流量为 x ，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，

12、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 进展计算。 第四章4-1. 在20、0.1013时，乙醇1与H2O2所形成的溶液其体积可用下式表示：。试将乙醇与水的偏摩尔体积、表示为浓度x2的函数。解：由二元溶液的偏摩尔性质与摩尔性质间的关系：得： 又 所以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。试确定在该温度、压力状态下1用x1表示的与；2纯组分焓H1与H2的数值；3无限稀释下液体的偏摩尔焓与的数值。解：1 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

13、2将x1=1及x1=0分别代入式B得纯组分焓H1与H23与是指在x1=0及x1=1时的与，将x1=0代入式C中得：，将x1=1代入式D中得：。4-3. 实验室需要配制12003防冻溶液，它由30%的甲醇1与70%的H2O2摩尔比组成。试求需要多少体积的25的甲醇与水混合。甲醇与水在25、30%摩尔分数的甲醇溶液的偏摩尔体积：，。25下纯物质的体积：，。解：由得：3配制防冻溶液需物质的量：所需甲醇、水的物质的量分别为：那么所需甲醇、水的体积为：将两种组分的体积简单加与：那么混合后生成的溶液体积要缩小：4-4. 有人提出用以下方程组表示恒温、恒压下简单二元体系的偏摩尔体积：式中，V1与V2是纯组分

14、的摩尔体积，a、b只是T、P的函数。试从热力学角度分析这些方程是否合理？解：根据方程 得恒温、恒压下 或 由题给方程得 A B比拟上述结果，式A式B，即所给出的方程组在一般情况下不满足方程，故不合理。×104下的、与f。4-6.试推导服从 方程的气体的逸度表达式。4-9.344.75K时，由氢与丙烷组成的二元气体混合物，其中丙烷的摩尔分数为0.792，混合物的压力为3.7974。试用方程与相应的混合规那么计算混合物中氢的逸度系数。氢-丙烷系的0.07,的实验值为1.439。解：混合气体的344.75K 3.7974，查附录二得两组分的临界参数氢1： y13 丙烷2：y1=0.792

15、369.8K 4.246 2033 =0.152联立、两式，迭代求解得：所以，混合气体的摩尔体积为：分别代入数据计算得：4-10.某二元液体混合物在固定T与P下其超额焓可用以下方程来表示：1x2(40x1+20x2).其中的单位为。试求与用x1表示。4-12.473K、5下两气体混合物的逸度系数可表示为：。式中y1与y2为组分1与组分2 的摩尔分率，试求、的表达式，并求出当y12，、各为多少？4-13.在一固定T、P下，测得某二元体系的活度系数值可用以下方程表示： a b试求出的表达式；并问a、b方程式是否满足方程？假设用c、d方程式表示该二元体系的活度数值时，那么是否也满足方程？ c d4-

16、17.测得乙腈1乙醛2体系在50到100的第二维里系数可近似地用下式表示：式中，T的单位是K，B的单位是3。试计算乙腈与乙醛两组分的等分子蒸气混合物在0.8×105与80时的与。例1.某二元混合物在一定T、P下焓可用下式表示：。其中a、b为常数，试求组分1的偏摩尔焓的表示式。解：根据片摩尔性质的定义式 又 所以 例2.312K、20条件下二元溶液中组分1的逸度为，式中x1是组分1的摩尔分率，的单位为。试求在上述温度与压力下1纯组分1 的逸度与逸度系数；2组分1 的亨利常数k1；3活度系数与x1的关系式组分1的标准状态时以定那么为基准。解：在给定T、P下，当x1=1时根据定义 2根据公式 得 3因为 所以 例3.在一定的T、P下，某二元混合溶液的超额自由焓模型为A式中x为摩尔分数，试求：1及的表达式；2、的值；3将1所求出的表达式与公式相结合，证明可重新得到式A。解：1同理得2当x10时得 当x20时得 3例4在298K时乙醇1与甲基叔丁