化工热力学习题-041111-第3章参考答案.pdf

3 1 假定氮气为理想气体 计算 1 kmol 氮气在 500 10 1 MPa 下的焓 H 熵 S 内能 U 和自由焓 G 已知 Cp 27 2 0 00418 T J mol K 25 0 1013 MPa 时 氮气的焓为零 熵 191 6 J mol K 参考答案 kmolkJHTHHH kmolkJH H P P T 10397 1 10397 1 0 4 0 4 KkmolkJSP 91 27 KmolJST 29 38 KkmolkJSSSSTP 2 181 0 kmolkJRTHpVHU 10543 7 3 kmolkJTSHG 10261 1 5 3 2 0 5 kmol 理想气体 从1 013 MPa和 21 流动通过一小孔 压力降至0 1013 MPa 此过程与环境无热交换发生 速度变化也可忽略 求该过程的 U H S A和 G 参考答案 0 Q SWQH 0 SW 0 H 0 TH 2 1 T T pp dTCH 25 0 1013MPa H0 S0 500 10 1MPa H1 S1 500 0 1013MPa pp SH TT SH SH 294K 1 013MPa H0 S0 T2 0 1013MPa H1 S1 294K 0 1013MPa T H p H SH 1 0 p THHH 0 p H 29421 TT 0 H pVHU 012 RTRTpV 0 U molJSSSPT 14 19 molJSTUA 5628 molJSTHG 5628 对0 5kmol 0 总H 0 总U KkJS 571 9 总 kJA2814 总 kJG2814 总 3 3 用通用关系式计算1 kmol氮气在温度为 500 压力为10 1 MPa下的 H S U G 已知 Cp 27 2 0 00418 T J mol K 25 0 1013 MPa时氮气的焓为零 熵 191 6 J mol K 参考答案 1 理想气体等压过程 molJdTCH pp 10397 1 4 773 298 KmolJdT T C S p p 91 27 773 298 2 理想气体等温过程 0 TH KmolJST 29 38 3 剩余函数 298K 0 1013MPa i g H1 0 S1 191 6 J mol K 773K 10 1MPa R g H1 S1 773K 0 1013MPa i g p p S H T T S H SH 773K 10 1MPa i g R R S H 2 molmV Z 10546 6 0318 1 34 molJH RT H R C R 24 88 08410 0 KmolJS R S R R 1506 0 01811 0 molJHHHH R p T 10407 1 4 molJSSSS R p T 52 10 molJHH 10407 10 4 KmolJSSS 1 181 0 molJpVHU 7440 molJTSHG 1026 1 5 对1kmol kJmolmolJH 44 10407 11000 10407 1 总 KkJmolKmolJS 1 1811000 1 181 总 kJmolmolJU74401000 7440 总 kJmolmolJG 54 1026 11000 1026 1 总 3 4 用通用法计算0 45 kmol 丁二烯 1 3从2 53 MPa 127 压缩到12 66 MPa 271 过程的 H S U和 V 已知丁二烯 1 3的CP 22 727 222 69 10 3T 73 843 10 6T2 J mol K 参考答案 400K 2 53MPa R g 544K 12 66MPa R g 400K 2 53MPa i g p p S H T T S H SH 544K 12 66MPa i g R R S H 2 2 R R S H 1 1 400K 12 66MPa i g 3 1 7524 0 1 Z molmV 10880 9 34 1 molcalH RT H R C R 2 654 7746 0 1 1 KmolcalKmolJS R S R R 143 1 784 4 5754 0 1 1 2 0 TH KmolJKmolcalST 38 13 198 3 3 KmolJKmolcalH p 10602 1 10829 3 43 KmolJKmolcalSp 04 34 1351 8 4 6612 0Z2 molmV 10362 2 34 2 298 2 2 C R RT H molcalmolJ R 1940 8118H2 417 1 2 R S R KmolcalKmolJS R 815 2 78 11 2 molJHHHHH R pT R 10064 1 4 21 KmolJSSSSS R pT R 66 13 21 molJU 10015 1 4 molmV 10518 7 34 对于0 45kmol JH 64 10788 445010064 1 总 KJS 10147 645066 13 3 总 34 338 045010518 7mV 总 JU 64 10568 445010015 1 总 4 3 5 已知350 0 1013 MPa时水蒸汽的焓为 3192 kJ kg 用通用关系式求 10 1 MPa 360 时水蒸汽的焓 已知水的Cp 29 16 14 49 10 3T 2 022 10 6T2 J mol K 参考答案 1 剩余函数 2 等压过程 3 等温过程 0 TH 4 剩余函数 kgkJ kmolkJ molJ HHHHH R PT R 9 161 2914 2914 21 3 6 计算138 5 47 MPa 绝 下1 摩尔丙烯的V U S H A和G 取 0 1013 MPa 18 时丙烯的H和S均为零 参考答案 略 kgkJHHH 3030 0 623K 0 1013MPa R g 633K 10 1 MPa R g 623K 0 1013MPa i g p H T H H 633K 10 1 MPa i g R H2 R H1 633K 0 1013MPa i g molJH RT H R C R 3323 6174 0 2 2 molJH P 6 374 molJH RT H R C R 52 34 10415 6 1 31 5 3 7 10 kg水在 100 0 1013 MPa下恒压气化为水蒸汽 H 汽化 9442 5 kJ kg 计算该过程的 H U S A G 参考答案 kJH 4 104425 95 944210 总 0 0 17255 17210 5 172 9 310467 455373106686 1 10532 2 67 455 373 1069965 1 102700 9 9270 106686 1 03061 0 5 2 5 4 5 3 总 总 总 总 总 G G kJA kgkJkmolkJSTUA KkJ T H S KkmolkJS kJU kgkJkmolkJVpHU molmV 3 8 用通用关系计算200 10 1 MPa下NH3的逸度 参考答案 atmpf ii i 45 83 8345 0 3 9 石油裂解气分离装置设计中需要乙烯的逸度数据 试计算 32 2 03 MPa下 乙烯的逸度 32 时乙烯的饱和蒸汽压Ps 18 7 atm 压力对流体逸度的影响可忽略 参考答案 atmpff s i s i s i l i i 15 158102 07 18 8102 0 3 10 用异丁烷在87 8 下的p V数据计算87 8 11 9 atm下气态异丁烷的逸度fv和 87 8 102 atm下液态异丁烷的逸度fl 异丁烷87 8 时ps 15 6 atm 表 1 异丁烷在 87 8 下的 p V 数据 压力 atm 比体积 m3 kg 压力 atm 比体积 m3 kg 压力 atm 比体积 m3 kg 0 68 0 7397 5 44 0 08586 17 0 0 002183 1 00 0 5006 6 80 0 06615 34 0 0 002165 1 66 0 3657 8 50 0 05106 51 0 0 002092 2 04 0 2409 10 2 0 04092 68 0 0 001997 2 72 0 1785 11 9 0 03364 102 0 002004 3 40 0 1410 13 6 0 02810 186 0 001962 4 08 0 1161 15 3 0 02367 参考答案 先计算VR 6 压力 atm 比体积 m3 kg V 比体积 m3 kg VR m3 kg 0 68 0 7397 0 7505 0 0108 1 00 0 5006 0 5103 0 0097 1 66 0 3657 0 3752 0 0095 2 04 0 2409 0 2505 0 0093 2 72 0 1785 0 1876 0 0091 3 40 0 1410 0 1501 0 0091 4 08 0 1161 0 1251 0 0090 5 44 0 08586 0 09381 0 0079 6 80 0 06615 0 07505 0 0089 8 50 0 05106 0 06004 0 0089 10 2 0 04092 0 05003 0 0091 11 9 0 03364 0 04288 0 0092 13 6 0 02810 0 03752 0 0094 15 3 0 02367 0 03335 0 0097 17 0 0 002183 34 0 0 002165 51 0 0 002092 68 0 0 001997 102 0 002004 V平 L 0 002094 58 0 1214m3 kmol 186 0 001962 未采用 上表中 ppp RT V 5103 0 58 96 360082 0 58 作图后图解积分 atmpf dpV RT kmolmatmdpV ii R i R 61 9 8077 0 2136 0 322 6 96 360082 0 11 ln 322 6 i 9 11 0 9 11 0 3 同样 atmpf dpV RT kmolmatmdpV i s i s i s R i s R 76 11 7541 0 2822 0 352 8 96 360082 0 11 ln 352 8 6 15 0 6 15 0 3 l 所以 7 atmf f f V f f i L