热力学陈钟秀第三版习题答案.docx

1、热力学陈钟秀第三版习题答案第二章1推导范德华方程中的a，b和临界压缩因子Zc及并将其化为对比态方程范德华方程： 根据物质处于临界状态时： 即其一阶，二阶导数均为零将范德华方程分别代入上式得： （1）（2）由（1），（2）式得Vmc=3b （3）将（3）代入（1）得 （4）将（3），（4）代入范德华方程的 (5)则临界参数与范德华常数a，b关系为式（3），（4），（5）由以上关系式可得 b= ZC= 代入可推出 (6)将（3），（4），（5）代入（6）的即2-1使用下述三种方法计算1kmol的甲烷贮存在体积为0.1246m3、温度为50的容器中所产生的压力：（1）理想气体方程；（2）Redlic

2、h-Kwong方程；（3）普遍化关系式。解：查附录表可知：，（1）理想气体状态方程：（2）RK方程： （3） 遍化关系式法 应该用铺片化压缩因子法Pr未知，需采用迭代法。令得： 查表28（b）和27（b）得：， Z值和假设值一致，故为计算真值。2-2 解：理想气体方程 误差： 关系法 从附录二中差得正丁烷的临界参数为 因此 根据和值,查附录3表A1和表A2得Z0=0.8648和Z1=0.03761将此值代入求得 误差： 2-4将压力为2.03MPa、温度为477K条件下的2.83m3NH3气体压缩到0.142m3，若压缩后温度448.6K，则压力为若干？分别用下述方法计算：解：查表得：Tc=4

3、03.6K,Pc=11.28106Pa，Vc=72.5cm3/mol（1）PR方程：K=0.3746+1.542260.250-0.26990.2502=0.7433a=0.4049 b=2.325810-5A=0.05226 B=0.0119h=B/2=0.00119/Z迭代计算Z=0.9572V=ZRT/T=1.869910-3m3/moln=V0/V=1513mol压缩后V=V0/n=0.142/1513=9.38510-5m3/mol压缩后压力（2）普遍化关系式。普遍化方程：（1）（2）（3）将Tr1=代入（2），（3）得B01=-0.242 B11=0.05195代入（1）得B1=6

4、.810-5代入B1得Vm1=1.88510-3m3n=1501.326mol 因为物质的量不变所以Vm2=9.5110-5m3mol同理得B2=8.110-5P2=Pa2-6试计算含有30%（摩尔分数）氮气（1）和70%（摩尔分数）正丁烷（2）的气体混合物7g，在188和6.888MPa条件下的体积。已知B11=14cm3/mol，B22=265cm3/mol，B12=9.5cm3/mol。解：由题可知且m1=1.2g，m2=5.8g由于组分为二元混合物，所以带入已知条件得，且混合体积2-7解： 由得所以=又排放管线流速不超过，以排放。=2-8解:RK方程由附录2查得氮的临界参数为 =按公式

5、（2-22） 和公式（2-25）两式迭代计算SRK方程=按公式（2-22） 和公式（2-25）两式迭代计算2-9 解：由附录二查得： 由图（2-8）知，使用普遍化关系式计算，查附录三得： 由2-10解： 由附录二查得： 根据值查图2-9得，查图2-10（）得D=-5.5，代入式（2-86），得第三章3-1物质的体积膨胀系数和等温压缩系数k的定义分别为, ,试导出服从范德华状态方程的和k的表达式。解：由范德华方程： 微分得根据循环关系式得对于定义式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，反抗一恒定的外压为3.45MPa而等温膨胀，直到二倍于初始容积为止，试计算过

6、程之U, H, S, A, G, TdS, PdV，Q，W。解：对于理想气体的等温恒外压膨胀，, ,则： 3-5 解：需要计算该条件下二氧化碳的焓和熵已知二氧化碳的临界参数为： 查附录三图得： 由式（3-59）得：=由式（3-60）得：所以， 所以， 3-10解：设有液体，则有蒸汽查饱和水蒸气表，在1MPa下饱和蒸汽和液体的密度分别为 则体积分别为： 依照题意： 求解得：，即有饱和液体查饱和水蒸气表得到：在1MPa下，蒸汽和液体的焓值分别为： 则总焓值为：3-13试采用RK方程求算在227，5MPa下气相正丁烷的剩余焓和剩余熵。解：正丁烷的临界参数为.，由取初始值Z=1，进行迭代计算，得Z=0

7、.6858，即，即3-14假设二氧化碳服从PK状态方程，试计算50，10.13MPa时二氧化碳的逸度。解：二氧化碳的临界参数为：,由题意知,由，取初始值Z=1，进行迭代计算，得Z=0.414，即f=6.344MPa第四章4-1 在20，0.1013MPa时，乙醇（1）与H2O(2)所形成的溶液其体积：V=58.3632.46242.98+58.7723.45试将乙醇和水的偏摩尔体积，表示为浓度2的函数解： =V2（）=V1（）=V+(12) （） =32.4685.962+176.3193.80将代入得=58.36+42.98117.54+70.35将代入得=25.9085.862+219.2

8、9211.34+70.354-2某二元液体混合物在固定T及P的焓可用下式表达H=4001+6002+12（401+202）H单位Jmol-1，确定在该温度压力状态下：（1）用1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解：H=4001+6002+12（401+202）将2=11代入上式得H=620180120()T,P, 1=18060=H+（11）=H1将式代入和得=42060+40=600+40（2）将1=1代入式得H1=400 Jmol-1将1=0代入式得H2=600 Jmol-1（3）将1=0代入式得=420 Jmol-1将1=1代入式得=640 Jmol-

9、14-5 试计算甲乙酮（1）和甲苯（2）的等分子混合物在323K和2.5104Pa下的、和f。解：设气体和混合物服从截尾到第二维里系数的维里反复成。查表得各物质的临界参数和偏心因子的数值见下表，设式（2-61）中的二元交互作用参数kij=0。ijTcijkPcijMPaVcij(cm3mol)Zcijcij112212535.6591.7563.0 4.15 4.11 4.132673162910.2490.2640.2560.3290.2570.293从上表所查出的纯物质参数的数值，用式（2-61）式（2-65）计算混合物的参数，计算结果列入表的最后一行。将表中的数据代入式(2-25a) 、

10、(2-25b)和(2-60)，计算得到B0，B1和Bij的数值如下：ijTrijB0B1Bij(cm3mol)1122120.6030.5460.574 0.8651.028 0.9431.3002.0451.632138718601611=2B12B11B22=2(1611)+1387+1860=25 cm3mol= ( B11+)= (1387)+(0.5)2(25)=0.0129=0.987= ( B22+)= (1860)+(0.5)2(25) =0.0173=0.983=0.0151=0.985逸度f=P=2.463104Pa4-6解： 改写为 对求导代入组分的逸度计算公式积分因为

11、又 所以即4-9解：先求混合物的摩尔体积,氢 丙烷由附录二查得:氢和丙烷的临界参数值，将其代入式（2-61）（2-65）以及式（2-7a）和（2-7b），得出如下结果：1130.8761.2050.065-0.220.3050.01850.129922343.9143.9580.2030.1520.2810.062716.31512103.0472.0710.1212-0.0340.2930.03581.538由式（2-66）和式（2-67）求出 其中即 联立两式得 所以摩尔体积为4-10 某二元液体混合物在固定T，P下其超额焓：HE=12（401+202）HE单位Jmol-1，求,解：把2=1-1代入HE=12（401+202）得HE=20120二元体系溶液性质与组分摩尔性质关系：=M+2（）=M1（）将M=HE代入式和得=2060+40=404-13解：如果该模型合理，则应满足G-D方程所以a，b方程满足方程。若用c d 方程如果该模型合理，则应满足G-D方程所以c，d方程不满足方程。第五章5-1 请判别下列叙述的是非（1）某二元体系（不形成恒沸混合物），在给定的温度和压力下，达到气液平衡时，则此平衡体系的汽相混合物的总逸度与液相混合物的总逸度是相等的。错。分逸度相等。（2）由组分A、B组成的二元体