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热力学作业题答案.doc

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文档ID:530393852
热力学作业题答案.doc_第1页
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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 ω=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=1→Pr0=4.687 又Tr=1.695,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 ω=0.250(1) 求取气体的摩尔体积对于状态Ⅰ:P=2.03 MPa、T=447K、V=2.83 m3 —普维法∴→V=1.885×10-3m3/mol∴n=2.83m3/1.885×10-3m3/mol=1501mol对于状态Ⅱ: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∵ <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、ω=0.271 2.求ΔV 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 ΔHV=30733KJ/KmolΔSV=ΔHV/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, 1.441 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:由偏二元溶液性质和摩尔性质之间的关系(4-16a)计算:同理:以下同方法一第六章6-7:符合第二定律6-11:(1):-1088.6 KJ, (2) 383.09 KJ/KG, (3) 638.53 KJ/Kg. (4) 62.5 %. 6-14:。

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