化工熱力學(xué)答案(3章)

PAGE1.物質(zhì)的體積膨脹系數(shù)和等溫壓縮系數(shù)的定義分別為：，。試導(dǎo)出服從VanderWaals狀態(tài)方程的和的表達(dá)式。解：Vanderwaals方程由Z=f(x,y)的性質(zhì)得又所以故3-2.某理想氣體借活塞之助裝于鋼瓶中，壓力為34.45MPa，溫度為93℃，反抗一恒定的外壓力3.45MPa而等溫膨脹，直到兩倍于其初始容積為止，試計(jì)算此過程之、、、、、、、Q和W。解：理想氣體等溫過程，=0、=0∴Q=-W==2109.2J/mol∴W=-2109.2J/mol又理想氣體等溫膨脹過程dT=0、∴∴=5.763J/(mol·K)=-366×5.763=-2109.26J/(mol·K)=-2109.26J/(mol·K)=-2109.26J/(mol·K)=2109.2J/mol3-3.試求算1kmol氮?dú)庠趬毫?0.13MPa、溫度為773K下的內(nèi)能、焓、熵、、和自由焓之值。假設(shè)氮?dú)夥睦硐霘怏w定律。已知：（1）在0.1013MPa時氮的與溫度的關(guān)系為；（2）假定在0℃及0.1013MPa（3）在298K及0.1013MPa時氮的熵為191.76J/(mol·K)。3-4.設(shè)氯在27℃、0.1MPa下的焓、熵值為零，試求227℃、10解：分析熱力學(xué)過程-H1RH2R-S1RS2R查附錄二得氯的臨界參數(shù)為：Tc=417K、Pc=7.701MPa、ω=0.073∴(1)300K、0.1MPa的真實(shí)氣體轉(zhuǎn)換為理想氣體的剩余焓和剩余熵Tr=T1/Tc=300/417=0.719Pr=P1/Pc=0.1/7.701=0.013—利用普維法計(jì)算又代入數(shù)據(jù)計(jì)算得=-91.41J/mol、=-0.2037J/(mol·K)∴∴（3）理想氣體（353K、0.1013MPa）→理想氣體（453K、1.013MPa）（4）理想氣體（453K、1.013MPa）→真實(shí)氣體（453K、1.013MPa）點(diǎn)（Tr、Pr）落在圖2-8圖曲線左上方，所以，用普遍化維里系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。由式（3-61）、（3-62）計(jì)算∴4.求3-10.一容器內(nèi)的液體水和蒸汽在1MPa壓力下處于平衡狀態(tài)，質(zhì)量為1kg。假如容器內(nèi)液體和蒸汽各占一半體積，試求容器內(nèi)的液體水和蒸汽的總焓。解：查按壓力排列的飽和水蒸汽表，1MPa時，根據(jù)題意液體和蒸汽各占一半體積，設(shè)干度為x則解之得：所以3-13.試采用RK方程求算在227℃、5MPa解：查附錄得正丁烷的臨界參數(shù)：Tc=425.2K、Pc=3.800MPa、ω=0.193又R-K方程：∴∴試差求得：V=5.61×10-4m∴∴∴3-14.假設(shè)二氧化碳服從RK狀態(tài)方程，試計(jì)算50℃、10.13MPa解：查附錄得二氧化碳的臨界參數(shù)：Tc=304.2.2K、Pc=7.376MPa∴又∴迭代求得：V=294.9cm3∴∴∴∴f=4.869MPa3-15.試計(jì)算液態(tài)水在30℃下，壓力分別為（a）飽和蒸汽壓、（b）100×105Pa下的逸度和逸度系數(shù)。已知：（1）水在30℃時飽和蒸汽壓pS=0.0424×105Pa；（2）30℃，0～100×105Pa范圍內(nèi)將液態(tài)水的摩爾體積視為常數(shù)，其值為0.01809m3/kmol；（3）解：（a）30℃，Ps=0.0424×105∵汽液平衡時，又1×105Pa以下的水蒸氣可以視為理想氣體，Ps=0.0424×105Pa＜1×105Pa∴30℃、0.0424×105Pa又理想氣體的fi=P∴（b）30℃，100×105∵∴3-16.有人用A和B兩股水蒸汽通過絕熱混合獲得0.5MPa的飽和蒸汽，其中A股是干度為98％的濕蒸汽，壓力為0.5MPa，流量為1kg/s；而B股是473.15K，0.5MPa的過熱蒸汽，試求B股過熱蒸汽的流量該為多少？解：A股：查按壓力排列的飽和水蒸汽表，0.5MPa（151.9℃B股：473.15K，0.5MPa的過熱蒸汽根據(jù)題意，為等壓過程，忽略混合過程中的散熱損失，絕熱混合Qp=0，所以混合前后焓值不變設(shè)B股過熱蒸汽的流量為xkg/s，以1秒為計(jì)算基準(zhǔn)，列