化工热力学Word文档下载推荐.docx

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A.第三virial系数B.第二virial系数C.无穷项D.只需要理想气体方程

要表示出等温线在临界点的拐点特征，要求关于V的立方型方程）

6.对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是（A）

A相同的B

不同的

7.

对于纯物质，

定温度下泡点与露点，

在

P—T图上是（A）

A重叠的B

分开的

8.

P-V图上是（B）

9.

泡点的轨迹称为（A）

A饱和液相线

B饱和汽相线

10.

露点的轨迹称为（B）

11.

对于混合物，

PRT程常数a的表达式

a

33

yiyj..aiiajj（1kj）中的相互作用参数1

i1j1

kj,i=j时,

其值（A）

A为1B为0C从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理

12.对于混合物,

PRT程常数a的表达式a

yiyj.aiiajj（1kij）中的相互作用参数kj,i丰j时,i1j1'

其值（C）

A为1B

为0C从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理

二、计算题

解:

由饱和蒸汽压方程，在合适的假设下估算水在

Hvap低压下”vap

RZvapT2RT2

dlnPsHvap

dTRZvapT2

25C时的汽化焓。

Hvaprt2dlnPdT

由Antoine方程InPs

A—得

CTdT

查得水和Antoine常数是

B3826.36,C

45.47，故

RB8.314

T

一个0.5m3的压力容器,力的一半。

试问容器在

2.75MPa，出于安全的考虑，要求操作压力不得超过极限压

10kg）

其极限压力为

130C条件下最多能装入多少丙烷？

（答案：

约

解：

查出Tc=369.85K,Pc=4.249MPa,w=0.152

3826.36-1

2-44291.84Jmol

45.47

1

298.15

P=2.75/2=1.375MPa,T=130C

由计算软件，选择“流体的PVT关系PR方程”，计算出给定状态下的摩尔体积，

V=2.198nlkmol-1

n=0.5/2.198*44=10.01（kg）

3.用virial方程估算0.5MPa,373.15K时的等摩尔甲烷

（1）-乙烷

（2）-戊烷（3）混合物的摩尔

体积（实验值5975cmmol-1）。

已知373.15K时的virial系数如下（单位：

cmmol-1）,

122,B23399。

B1120,B22241,B33621,B1275,B13

混合物的virial系数是

33

ByiyjBijy1B1y2B2y3B32y1y2B122y2y3B232y3y1B31

2024162127521222399

230.44

9

31

VRT/PB8.314373.15/0.5230.445974.298cmmol-

4.用Antoine方程计算正丁烷在50C时蒸汽压；

用PF方计算正丁烷在50C时饱和汽、液相摩尔体积（用软件计算）；

再用修正的Rackett方程计算正丁烷在50C时饱和液相摩尔体积。

（液相摩尔体积的实验值是106.94cmmol-）。

查附录得Antoine常数：

A=6.8146,B=2151.63,C=-36.24

临界参数Tc=425.4K,Fc=3.797MPa,w=0.193

修正的Rackett方程常数：

a=0.2726,卩=0.0003

S

lnP6.8146

2151.63

36.24T

P0.504MPa

由软件计算知Vsl103.0193cm3mol1,Vsv4757.469cm3mol

1Tr1（1Tr）2/7

R

ZcRTr°

2428・314405.6g/cm3

11.28

106

Pc

28・2829・14100%

29.14

VSL29.14cm3/mol,VL

2.95%

28.60cm3/mol.

VSLVR

Zc（Tr,Tr）28.28（cm3/mol）

利用Rackett方程Vsl（RTC/PC）

sl31

V107.01cmmol

0.0643

5.试计算一个

（1）利用理想气体状态方程

PVnRT

0.872

RT

mI4g

（2）三参数对应态原理

ZZoP,TrZ1

Pr,Tr

125cm5的刚性容器，在50C和18.745MPa的条件下能贮存甲烷多少克（实验值是17克）?

PR方程的结果。

分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和

查出霍=190.58K,FC=4.604MPa,w=0.011

叱4.071

4.604

查表得Z0=0.8846Z1=0.2562

6.

同的

0.8864

ZRT

0.0110.25620.8892

°

8892&

314323・15127.4cm3/mol

P

M1250.9812mol

V127.4

15.7g

18.745

⑶PR方程利用软件计算得V122.7268cm3/mol

展开三元混合物的第二virial系数B,说明下标相同的

义。

3

yiyjBij

j1

y1B1y2B2y3B32y1y2B12

virial

1.02m16.3g

系数和下标不同的virial系数的意

2y2y3B232y3y1B31，其中，涉及了下标相

系数有B1,B2,B3，它们表示两个相同分子间的相互作用；

下标不同的

virial系数有

B12,B23,B31，它们表示两个不同分子间的相互作用。

7.现将压力为105Pa和温度为25C的氮气100L压缩到1L,其温度为110C,试求终了压力。

查到氮气的有关临界参数为：

Tc126.2k,pc3.394MPa,当T=25C,p=105Pa时，可将氮气视

作理想气体，其摩尔体积为

则氮气的总摩尔量为

V

8.3142980.0248（m3/mol）

105

n0.10.0248

1（mol）

0.248

1（mol）n0.10.0248

压缩终了时氮气的摩尔体积为

V0.001

（1）0.000248（m3/mol）

现使用

R-K方程计算终了压力:

P厂

其中

r2t2.5

0.42748—

T0.5V（Vb）

225

0.24748冒14）（1262）.

3.394

1.558

0.08664匹

0.08664&

31412&

2

6

3.39410

2.68

105

8.314163

（24.83.68）105

5

43.410（Pa）

1.558

（163）0.524.8105（24.82.68）105

8.用R-K方程求294.3K和1.013103kPa下甲烷的摩尔体积。

已知实验值为

63

V（1.01310Pa,294.3K）2370.27cm/mol

查附表知甲烷的特性参数为

Tc190.6K,pc4.600MPa,w0.008

（1）应用R-K方程计算甲烷的摩尔体积。

已知R-K方程为

PE

（1）

将式

（1）方程两边乘以

（Vb）

a（Vb）

PT1/2VVb

Vb巴

将上式写成迭代格式

aVkb

PT1/2Vk

Vkb

0.4274833222kFam6K0.5kmol2

4.610

1030.0298卅km0|1

0.08686空0.08664型函6

3222Vk0.02985

Pc4.6

&

314纱30.02985册

1013294.爭VkVk0.02985

Vk1

2.4453

取

V0RT

V1

V2

V3

2.41542.41540.02985

0.18542.37040.02985

2.37042.37040.02985

0.18542.36900.02985

1013

0.18542.41540.02985

8・314纱32.4154m3

0.1854Vk0.02985

VkVk0.02985

kmol1

2.3704m3

2.3690m3

2.36902.36900.02985

V2.3690mkmol

则在T=294.3K和p=1.013103kPa时摩尔体积的计算值与实验值的相对百分偏差为

237°

.272369100%

2370.27

0.054

9.工程设计中需要乙烷在3446kPa和93.33C下的体积数据，已查到的文献值为0.02527m'

/kg，试

应用下列诸方法进行核算：

（1）两参数压缩因子法；

（2）三参数压缩因子法；

（3）S-R-K方程法；

（4）P-R方程法；

（5）Berthlot维里方程法。

查附录2的表2-1得到乙烷的特性常数为：

0.098,M30.070

Tc305.4K,pc4.884MPa,

由T=273.15+93.33=366.48

两参数压缩因子法

（K）,p=3446kPa和Tc,Pc的数值可确定对比参数如下:

T嗨1.20,

T,305.4

Pr

3.44610

4.884106

0.71

由Tr=1.20,Pr=0.71查图得

Z=0.86

因为pV=ZRT则

0.868.314366.48

3446103

=0.00076（m/mol）=0.02527（m/kg）

由上可知，乙烷体积的计算值与文献值相符。

（2）三参数压缩因子法

Pitzer提出的三参数压缩因子式为

zz（0）Z⑴

由Tr=1.20,Pr=0.71，查图2-4和图2-5，得

（°

Z=0.85

Z=0.09

将=0.098和Z（0），Z

（1）之值代入式

（1），得

Z=0.850.0980.09=0.8588

则乙烷在3446kPa和93.33C下的体积为

VZRT

0.85888.314366.48

3446

103

=0.000759

m/mol）

=0.02524

（m/kg）

计算值与文献值的相对百分偏差为

0.02524

0.02527

100%

0.12%

（3）

已知

S-R-K方程法

S-R-K方程为

a仃）

V（Vb）

b=0.08664匹

314305^

4.88410

45.0410

r2t2

ac0.42748-

0.42748（8・314305.4）

0.5643

m0.4801.574

0.1762

0.4801.574

0.0980.176（0.098）2

=0.6246

a0.51

m（1Tr0.5）

10.6246

1（1.20）0.5

0.9404

aaca

0.5643（0.9404）20.4990

为了方便求解,

可将原S-R-K方程

（1）表示为压缩因子

Z的多项式，即

Z3Z2（ABB2）ZAB

（2）

0.4990344610。

.屈

（8.314366.48）

bp45.0410344610

0.0509

RT8.314366.48

将A,B之值代入

（2）式，得

Z3Z2[0.18520.0509（0.05092）]Z0.18520.05090

即Z3Z20.131Z0.00940

迭代求解，得

Z=0.8595

从而得到乙烷体积为

V=

0.85958.314366.48

0.00076（m3/mol）

0.02527m3/kg

故其计算值与文献值相符。

（4）P-R方程法

已知P-R方程为

RTa

VbV（Vb）b（Vb）

b0.077796-RTc

0.077796

0.457235

（RTC）2

8.314305.4

40.4410

（8.314305.4）2

0.6036

0.5250

m0.37461.542260.2699220.376461.542260.0980.26992（0.098）2

a0.51m（1Tr0.5）10.5250[1（1.20）0.5]0.9499

a=aca0.6036（0.9499）20.5446

将方程

（1）化成压缩因子形式，得

Z3（1B）Z2（A2B3B2）Z（ABB2B3）0

（2）

A=

ap

（RT）2

0.54463446103

（8.314366.48）2

0.2021

B=

如4°

.4410634461030.0457

将A,B之值代入式

（2）中，得

Z3（10.0457）Z2（0.202120.04573（0.0457）2）Z

化简上式，得

Z30.9543Z20.1044Z0.00710

迭代求解此方程，得

Z=0.8741

因而

0.000773（m3/mol）0.02570m3/kg

0.87418.314366.48

其文献值的相对百分偏差为

1.70%

0.025700.02527

100%0.02527

（6）Berthelot维里方程法

已知Berthelot维里方程为

128（1

将Tr=1.20，pr=0.71代入上式，得

1—（1

128

6）0.71

（1.20）21.20

0.8683

因此

0.86838.314366.48

0.76774103（m3/mol）0.02553m3/kg

其与文献值的相对偏差为

0.025530.02527

1.03%

10已知氨的临界参数为pc=11.28103kPa,Tc405.6K,Zc0.242,0.1961，求:

（1）310K时饱和液氨的体积;

4

（2）1.01310kPa和310K时压缩氨的体积。

试应用下述3种方法计算并与实验值进行比较：

（1）Rackett式；

（2）Yamada-Gunn式；

（3）普遍化关联式。

已知实验值VSL29.14cm3/mol,VL28.60cm3/mol.

（1）应用Rackett式

已知Rackett式为

VSL

T310

TC405.6

0.764

ZC0.242

则氨的临界体积为

ZcRTc

0.2428.314405.6

11.28106

72.35106（m3/mol）72.35cm3/mol

将T,Zc,Vc之值代入

（1）式，得到310K时饱和液氨体积为

Vsl72.350.242（10.764）2/728.28（cm3/mol）

28.2829.14

100%2.95%

（2）应用Yamada-Gunn式

已知Yamada-Gunn式为

SL

R（Tr，TrR）

VZcr

RR

其中V是参比温度Tr下的液体摩尔体积。

查童景山等著《流体热物理性质的计算》手册,

知液氨在

参比温度273.2K时的密度为0.639g/cm3,相对分子质量为17.031则

17.03126.65（cm/mol）

0.639

0.290560.08775

ci

0.290560.087750.2500.2686

仃,T）（1T）2/7（1T）2/7

则310K时饱和液氨的体积为

（1誥习7（1憲①°

.°

643

VSL8.31440566exp{（1.23100.87770.1951）[1（1

11.2810

2/7

0.764）]}

28.7128.60

28.60

0.38%

2.52

VLVc72.3528.71（cm3/mol）

r2.52

（3）应用普遍化关联式

由已知数据，得

以上2式仅限于饱和液体体积的计算，而普遍化关联式则可用于压缩液体体积的计算。

Tc

405.6

PrP

I.013107

60.898

II.28106

Tr

由Tr,Pr之值从液体的普遍化密度关系图查得对比密度值为

vC

r

C

V：

2・52

则1.013104kPa和310K时压缩氨的体积为

72.35

28.71（cm3/mol）

第2章P-V-T关系和状态方程

—、是否题

9.纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。

（错。

如可以直接变成固体。

10.纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。

11.当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。

若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。

12.由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，

所以，理想气体的压缩因子Z=1,实际气体的压缩因子Z<

1。

如温度大于Boyle温度时，Z>

1。

13.理想气体的U,Cv,H,Cp虽然与P无关，但与V有关。

因

MMPRTM、

。

VTPTVTV2PT

14.纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。

则纯物质的P-V相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。

15.纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。

纯物质的三相平衡时，体系自由度是

零，体系的状态已经确定。

16.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热力学能相等。

它们相差一个汽化热力学能，

当在临界状态时，两者相等，但此时已是汽液不分

17.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。

18.若一个状态方程能给出纯流体正确的临界压缩因子，那么它就是一个优秀的状态方程。

19.纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。

只有吉氏

函数的变化是零。

20.气体混合物的virial系数，如B,C…，是温度和组成的函数。

21.三参数的对应态原理较两参数优秀，因为前者适合于任何流体。

三对数对应态原理不能适用

于任何流体，一般能用于正常流体normalfluid

流，如Ar等，与所处的状态无关。

7.指定温度下的纯物质,

当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（C。

参考P—V图上的

亚临界等温线。

D.饱和蒸汽

E.超临界流体

F.过热蒸汽

8.T温度下的过冷纯液体的压力

D.>

P（A。

E.<

PsT

F.=PsT

9.T温度下的过热