化工热力学答案(3章)

PAGE1.物质的体积膨胀系数和等温压缩系数的定义分别为：，。试导出服从VanderWaals状态方程的和的表达式。解：Vanderwaals方程由Z=f(x,y)的性质得又所以故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℃，反抗一恒定的外压力3.45MPa而等温膨胀，直到两倍于其初始容积为止，试计算此过程之、、、、、、、Q和W。解：理想气体等温过程，=0、=0∴Q=-W==2109.2J/mol∴W=-2109.2J/mol又理想气体等温膨胀过程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.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0.1013MPa时氮的与温度的关系为；（2）假定在0℃及0.1013MPa（3）在298K及0.1013MPa时氮的熵为191.76J/(mol·K)。3-4.设氯在27℃、0.1MPa下的焓、熵值为零，试求227℃、10解：分析热力学过程-H1RH2R-S1RS2R查附录二得氯的临界参数为：Tc=417K、Pc=7.701MPa、ω=0.073∴(1)300K、0.1MPa的真实气体转换为理想气体的剩余焓和剩余熵Tr=T1/Tc=300/417=0.719Pr=P1/Pc=0.1/7.701=0.013—利用普维法计算又代入数据计算得=-91.41J/mol、=-0.2037J/(mol·K)∴∴（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3-10.一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。假如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，根据题意液体和蒸汽各占一半体积，设干度为x则解之得：所以3-13.试采用RK方程求算在227℃、5MPa解：查附录得正丁烷的临界参数：Tc=425.2K、Pc=3.800MPa、ω=0.193又R-K方程：∴∴试差求得：V=5.61×10-4m∴∴∴3-14.假设二氧化碳服从RK状态方程，试计算50℃、10.13MPa解：查附录得二氧化碳的临界参数：Tc=304.2.2K、Pc=7.376MPa∴又∴迭代求得：V=294.9cm3∴∴∴∴f=4.869MPa3-15.试计算液态水在30℃下，压力分别为（a）饱和蒸汽压、（b）100×105Pa下的逸度和逸度系数。已知：（1）水在30℃时饱和蒸汽压pS=0.0424×105Pa；（2）30℃，0～100×105Pa范围内将液态水的摩尔体积视为常数，其值为0.01809m3/kmol；（3）解：（a）30℃，Ps=0.0424×105∵汽液平衡时，又1×105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体，Ps=0.0424×105Pa＜1×105Pa∴30℃、0.0424×105Pa又理想气体的fi=P∴（b）30℃，100×105∵∴3-16.有人用A和B两股水蒸汽通过绝热混合获得0.5MPa的饱和蒸汽，其中A股是干度为98％的湿蒸汽，压力为0.5MPa，流量为1kg/s；而B股是473.15K，0.5MPa的过热蒸汽，试求B股过热蒸汽的流量该为多少？解：A股：查按压力排列的饱和水蒸汽表，0.5MPa（151.9℃B股：473.15K，0.5MPa的过热蒸汽根据题意，为等压过程，忽略混合过程中的散热损失，绝热混合Qp=0，所以混合前后焓值不变设B股过热蒸汽的流量为xkg/s，以1秒为计算基准，列