化工热力学答案.doc

第二章流体的PVT性质
2-、温度为50℃的容器中所产生的压力是多少?
理想气体状态方程;
Redlich-Kwong方程;
普遍化关系式。
解:查附录表可知:,,,(1)理想气体状态方程:
(2)R-K方程:

遍化关系式法
应该用铺片化压缩因子法
Pr未知,需采用迭代法。
令得:
查表2-8(b)和2-7(b)得:,]
Z值和假设值一致,故为计算真值。
2-2 欲将25Kg、,试问需多大压力:
解:乙烯的摩尔数:
乙烯的摩尔体积:
查表得:,,,
可见由普遍化压缩因子法计算

(A)
有由
(B)
设Z值代入A式求p,由Pr、Tr查图得Z0和Z1,代入B式迭代求解Z
结果为:,

2-3 分别用理想气体方程和Pitzer普遍化方法,计算510K、2。5MPa下,正丁烷的摩尔体积。•mol-1。
解:由理想气体状态方程:
相对误差:
查附录表可知:,,,
由P18,图2-9 知,应该由普遍化维里系数法计算。


相对误差:
2-6 将一刚性容器抽空,在液氮的常沸点下装到容积的一半,然后关闭这个容器,加热到21℃,试计算所产生的压力。·kmol-1。
解:由于液氮的常沸点,故加热到T=,液氮汽化为氮气N2。
查表得:,
21℃下N2的摩尔体积:
(1)由R-K方程计算:


(2)采用SRK方程计算
21℃代入下式:
所以:


由于高压低温,采用SRK方程计算,精度较高。
2-8某气体的pVT行为可用下述在状态方程表达式来描述:
式中b为常数,θ只是温度的函数。
试证明此气体的等温压缩系数为:

解:由已知状态方程得:

2-14有一气体状态方程式,a和b是不为零的常数,则此气体是否有临界点?如果有请用a、b表示,如果没有请解释为什么没有。
解:已知(a和b是不为零的常数)
假设该气体有临界点,则在临界点处:

将上述状态方程求偏微分代入得:
解得: 所以b=0
已知,所以所得结果与题设相矛盾,故该气体无临界点。
2-16一压缩机每小时处理600Kg甲烷及乙烷的等摩尔混合物。气体在5Mpa,149℃下离开压缩机。试问离开压缩机的气体体积流率为多少?
解:查附录表:
CH4: ,,,
C2H6:,,,
(1)由RK方程求混合物的摩尔体积。
同理可得:,
由题意可知:,又甲烷和乙烷性质相近,
代入迭代式得:
解得:,
混合物的摩尔体积:
气体体积流率:
(2)由普遍化维里系数法计算
甲烷
对乙烷同理可得:,,,
B12的计算:






混合物:
体积流率:
第三章
3-2 将25℃、,若将水加热至60℃,则压力变为多少?已知水在25℃•g-1,25~60℃×10-5K-1,、60℃×10-4MPa-1,并假设与压力无关。
解:
由循环关系可知:

所以:
3-3 对于服从Van Der Waals状态方程的气体,式求出(Cp-CV)的表达式,并证明这种气体的CV仅是温度的函数。
解:VDW方程为:
由定义可知:
由Maxwell关系式:
所以:
同理:
(A)
(B)
将(B)式代入(A)式:
将Maxswell关系式应用于上式:
对VDW方程求上述偏微分:

(2)
对VDW方程求上述偏微分:
所以CV仅是温度的函数。
3-5 假设氮气服从理想气体定律,试计算1kmol氮气在温度500℃,、焓、熵、Cp、Cv和自由焓之值。
已知:(1):

(2)假定在0℃;
(3)在25℃。
解:(1)熵值的计算
对于理想气体:
(2)焓值的计算


(3)其他热力学性质计算




3-11试用普遍化方法计算丙烷气体从378K、、。已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为
式中T用K表示,用表示。
解:普遍化关系式法为近似方法,缺少PVT关系式或图表示,可用该方法。利用剩余性质进行计算,