化工热力学答案详解(第三版)_1.pdf
《化工热力学答案详解(第三版)_1.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工热力学答案详解(第三版)_1.pdf(19页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、.化工热力学课后答案第三版陈钟秀编著 3、温度为 50的容器中产生的压力:1理想气体方程;2R-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(1)理想气体方程 10-6(2)R-K 方程 0.5RTaPVbT V Vb(3)普遍化关系式 323.15 190.61.695rcTT T124.6 991.259rcVV V2 利用普压法计算,01ZZZ crZRTPPPV crPVZPRT 迭代:令Z0=1Pr0=4.
2、687 又 Tr=1.695,查附录三得:Z0=0.8938 Z1 01ZZZ0.4623=0.8975 此时,P=PcPr 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 和 P 的值.3/mol.解:查附录二得正丁烷的临界参数:Tc=425.2K Pc=3.800MPa Vc=99 cm3/mol 1理想气体方程 10610-3m3/mol 误差:1.6961.4807100%14.54%1.4807 2Pitzer 普遍化关系式 比照参数:510 425.21.199rcTT T2.5 3.80.6579rcPP P普维法 01.61
3、.60.4220.4220.0830.0830.23261.199rBT 01ccBPBBRT 11crcrBPBP PZRTRT T PV=ZRT10610-3 m3/mol 误差:1.491.4807100%0.63%1.4807 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 100kg 的焦炭能生成 1.1013MPa、303K 的吹风气假设干立方米?2所得吹风气的组成和各气体分压.解:查附录二得混合气中各组分的临界参数:一氧化碳:Tc=132.9K Pc=3.496MPa Vc=93.1
4、 cm3/mol=0.049 Zc 二氧化碳:Tc=304.2K Pc=7.376MPa Vc=94.0 cm3/mol=0.225 Zc.又 y1=0.24,y2 由 Kay 规如此计算得:303 263.11.15rmcmTT T0.101 1.4450.0157rmcmPP P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0.50.5132.9304.2201.068cijcicjTT TK 303 201.0681.507rijcijTT T0.1013 5.08380.0199rijcijPP P 01612121212126128.314201.0680.1360.1370
5、.108339.84 105.0838 10ccRTBBBP 2211112122222mBy By y By B26626630.247.378 1020.240.7639.84100.76119.93 1084.2710/cmmol 1mmB PPVZRTRT 3/mol V总=n V=10010381.38%/123 1110.2950.240.10130.0250.2845cmZPy PMPaZ 3NH3压缩到 0.142 m3,假设压缩后温度 448.6K,如此其压力为假设干?分别用下述方法计算:1Vander Waals 方程;2Redlich-Kwang方程;3Peng-Robi
6、nson 方程;4普遍化关系式.解:查 附 录 二 得 NH3的 临 界 参 数:Tc=405.6K Pc=11.28MPa Vc=72.5 cm3/mol(1)求取气体的摩尔体积 对于状态:P=2.03 MPa、T=447K、V=2.83 m3 477 405.61.176rcTT T2.03 11.280.18rcPP P普维法 01.61.60.4220.4220.0830.0830.24261.176rBT .11crcrBPPVBP PZRTRTRT T 10-3m3/mol 310-3m3/mol=1501mol 对于状态:摩尔体积 V=0.142 m310-5m3(2)Vande
7、r Waals 方程(3)Redlich-Kwang 方程(4)Peng-Robinson 方程 448.6 405.61.106rcTT T 220.37461.542260.269920.37461.542260.250.269920.250.7433k a TRTPVbV Vbb Vb(5)普遍化关系式 559.458107.25 101.305rcVV V2 适用普压法,迭代进展计算,方法同 1-13 2-6.试计算含有 30%摩尔分数氮气1和 70%摩尔分数正丁烷 2 气 体 混 合 物 7g,在 188 、6.888MPa 条 件 下 的 体积.B11=14cm3/mol,B22=
8、-265cm3/mol,B123/mol.解:2211112122222mBy By y By B 1mmB PPVZRTRT 10-4m3/mol 假设气体混合物总的摩尔数为 n,如此 58=7 V=n10-4=60.57 cm3 解:适用 EOS 的普遍化形式.查附录二得 NH3的临界参数:Tc=126.2K Pc=3.394MPa 1R-K 方程的普遍化 562.678 10101.3 101.19528.314273BbbPhZVZRTZZ 111.5511111AhhZhBhhh、两式联立,迭代求解压缩因子 Z 2SRK 方程的普遍化 562.678 10101.3 101.1952
9、8.314273BbbPhZVZRTZZ 110.39751111AhhZhBhhh、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和等温压缩系数k的定义分别为:1PVVT,1TVkVP.试导出服从Vander Waals 状态方程的和k的表达式.解:Van der waals 方程2RTaPVbV 由 Z=f的性质1yxzzxyxyz 得 1TPVPVTVTP 又 232TPaRTVVVbVPRTVb 所以 2321PaRTVVbVTRVb 故 22312PRVVbVVTRTVa Vb 3-2.某理想气体借活塞之助装于钢瓶中,压力为 34.45MPa,温度为.93,对抗一
10、恒定的外压力 3.45 MPa 而等温膨胀,直到两倍于其初始容积为止,试计算此过程之U、H、S、A、G、TdS、pdV、Q 和 W.解:理想气体等温过程,U=0、H=0 Q=-W=21112ln2VVVVRTpdVpdVdVRTV=2109.2 J/mol W=-2109.2 J/mol 又 PPdTVdSCdPTT 理想气体等温膨胀过程dT=0、PVRTP RdSdPP 222111lnlnln2SPPPSPSdSRdPRPR =5.763J/AUT S =-3665.763=-2109.26 J/GHT SA =-2109.26 J/TdST SA=-2109.26 J/21112ln2V
11、VVVRTpdVpdVdVRTV=2109.2 J/mol MPa、温度为 773K 下的内能、焓、熵、VC、pC和自由焓之值.假设氮气服从理想气体定律.:MPa 时氮的pC与温度的关系为27.220.004187 J/mol KpCT;2假定在 0与 MPa 时氮的焓为零;3在 298K 与 MPa 时氮的熵为 191.76J/.3-4.设氯在 27、MPa 下的焓、熵值为零,试求 227、10 MPa 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 -H1R H2R -S1R S2R 查附录二得氯的临界参数为:Tc=417K、Pc=7.701MPa、Tr=T1/Tc
12、=300/417=0.719 Pr=P1/Pc利用普维法计算 又 0101RrrrcrrHdBdBPBTBTRTdTdT01RrrrSdBdBPRdTdT 代入数据计算得1RHJ/mol、1RS J/理想气体由 300K、0.1MPa 到 500K、10MPa 过程的焓变和熵变 J/500K、10MPa 的理想气体转换为真实气体的剩余焓和剩余熵 Tr=T2/Tc=500/417=1.199 Pr=P2/Pc利用普维法计算 又 0101RrrrcrrHdBdBPBTBTRTdTdT01RrrrSdBdBPRdTdT 代入数据计算得2RHJ/mol、2RS J/H=H2-H1=H2=-1RH+1H
13、+2RH S=S2-S1=S2=-1RS+1S+2RS J/3-5.试用普遍化方法计算二氧化碳在 473.2K、30 MPa 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 J/mol,熵为.-25.86 J/.解:查附录二得二氧化碳的临界参数为:Tc=304.2K、Pc=7.376MPa、Tr=T/Tcr=P/Pc利用普压法计算 查表,由线性内插法计算得出:由01RRRcccHHHRTRTRT、01RRRSSSRRR计算得:HR=-4.377 KJ/mol SR J/H=HR+Hig=-4.377+8.377=4 KJ/mol S=SR+Sig J/时,1mol 乙炔的饱和蒸
14、汽与饱和液体的 U、V、H 和 S 的近似值.乙炔在 0.1013MPa、0的理想气体状态的 H、S 定为零.乙炔的正常沸点为-84,21时的蒸汽压为 4.459MPa.3-7.将 10kg 水在 373.15K、MPa 的恒定压力下汽化,试计算此过程中U、H、S、A和G之值.MPa、80的饱和液体变为 MPa、180的饱和蒸汽时该过程的V、H和S3/mol;定压摩尔热容16.0360.2357 J/mol KigpCT;第二维里系数2.4310/mol31B=-78cmT.解:1.查苯的物性参数:Tc=562.1K、Pc=4.894MPa、V 由两项维里方程 1饱和液体恒 T、P 汽化饱和蒸
15、汽 HV=30733KJ/Kmol.SV=HV/T=30733/353=87.1 KJ/KmolK 2饱和蒸汽353K、0.1013MPa理想气体 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展计算.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展计算.由式3-61、3-62计算 3-9.有A和B两个容器,A容器充满饱和液态水,B容器充满饱和蒸气.两个容器的体积均为 1L,压力
16、都为 1MPa.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 MPa.3-10.一容器内的液体水和蒸汽在 1MPa 压力下处于平衡状态,质量为1kg.假设容器内液体和蒸汽各占一半体积,试求容器内的液体水和蒸汽的总焓.解:查按压力排列的饱和水蒸汽表,1MPa 时,628.01.562353CrTTT0207.0894.41013.0CrPPP10.08078.314562.1RH 1-0.092348.314RS21850.73RHKJ Kmol23.0687RSKJ Kmol K.根据题意液体和蒸汽各占一半体积,设干度为 x
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 热力学 答案 详解 第三 _1
限制150内