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1、(完整)化工热力学答案(第三版)化工热力学课后答案（第三版）陈钟秀编著2-1。使用下述方法计算1kmol甲烷贮存在体积为0.1246m3、温度为50的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K方程；（3）普遍化关系式。解:甲烷的摩尔体积V=0。1246 m3/1kmol=124.6 cm3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：Tc=190。6K Pc=4.600MPa Vc=99 cm3/mol =0。008(1) 理想气体方程P=RT/V=8.314323。15/124。6106=21.56MPa(2) RK方程 =19.04MPa(3) 普遍化关系式 2利用普压法计算， 迭代：令Z0

2、=1Pr0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z0=0.8938 Z1=0。4623 =0。8938+0.0080。4623=0。8975 此时,P=PcPr=4。64.687=21.56MPa同理，取Z1=0。8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z值相差很小，迭代结束，得Z和P的值。 P=19。22MPa2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer普遍化关系式计算510K、2。5MPa正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm3/mol.解:查附录二得正丁烷的临界参数：Tc=425.2K Pc=3。800MPa Vc=99 cm3/mol =0。193（1）理想气体方

3、程V=RT/P=8。314510/2.5106=1.69610-3m3/mol 误差：（2）Pitzer普遍化关系式对比参数: 普维法 =0。2326+0。1930.05874=-0.2213=10.22130.6579/1。199=0。8786 PV=ZRTV= ZRT/P=0。87868。314510/2.5106=1.4910-3 m3/mol误差：23。生产半水煤气时，煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下，76%(摩尔分数)的碳生成二氧化碳，其余的生成一氧化碳。试计算：（1）含碳量为81.38%的100kg的焦炭能生成1.1013MPa、303K的吹风气若干立方米?（2)所得吹风气的组成和

4、各气体分压。 解：查附录二得混合气中各组分的临界参数：一氧化碳（1)：Tc=132。9K Pc=3。496MPa Vc=93.1 cm3/mol =0。049 Zc=0.295二氧化碳(2）:Tc=304.2K Pc=7。376MPa Vc=94.0 cm3/mol =0。225 Zc=0。274又y1=0.24，y2=0.76(1）由Kay规则计算得: -普维法利用真实气体混合物的第二维里系数法进行计算又 V=0。02486m3/molV总=n V=10010381.38%/120.02486=168.58m3（2) 2-4。将压力为2。03MPa、温度为477K条件下的2。83m3NH3压

5、缩到0.142 m3，若压缩后温度448.6K,则其压力为若干？分别用下述方法计算：(1)Vander Waals方程；（2)Redlich-Kwang方程；(3）Peng-Robinson方程；（4)普遍化关系式.解：查附录二得NH3的临界参数：Tc=405.6K Pc=11。28MPa Vc=72。5 cm3/mol =0。250(1) 求取气体的摩尔体积对于状态：P=2。03 MPa、T=447K、V=2。83 m3 普维法V=1。885103m3/moln=2.83m3/1。885103m3/mol=1501mol对于状态：摩尔体积V=0.142 m3/1501mol=9。45810-

6、5m3/mol T=448。6K(2) Vander Waals方程(3) RedlichKwang方程(4) Peng-Robinson方程 (5) 普遍化关系式 2 适用普压法，迭代进行计算，方法同11(3）2-6.试计算含有30（摩尔分数）氮气（1）和70(摩尔分数）正丁烷（2）气体混合物7g，在188、6。888MPa条件下的体积。已知B11=14cm3/mol，B22=-265cm3/mol，B12=9.5cm3/mol。解： V(摩尔体积）=4。24104m3/mol假设气体混合物总的摩尔数为n，则0.3n28+0.7n58=7n=0.1429molV= nV(摩尔体积)=0.14

7、294.2410-4=60.57 cm328。试用R-K方程和SRK方程计算273K、101。3MPa下氮的压缩因子。已知实验值为2。0685解：适用EOS的普遍化形式查附录二得NH3的临界参数：Tc=126。2K Pc=3。394MPa =0.04（1)R-K方程的普遍化 、两式联立，迭代求解压缩因子Z（2）SRK方程的普遍化 、两式联立，迭代求解压缩因子Z 第三章 3-1. 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Vander Waals状态方程的和的表达式.解：Van der waals 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

8、钢瓶中，压力为34。45MPa,温度为93，反抗一恒定的外压力3.45 MPa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=2109.2 J/mol W=-2109.2 J/mol又 理想气体等温膨胀过程dT=0、 =5。763J/（molK) =3665。763=2109.26 J/（molK)=2109。26 J/（molK）=2109。26 J/（molK)=2109.2 J/mol33. 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。101

9、3 MPa时氮的与温度的关系为；（2）假定在0及0.1013 MPa时氮的焓为零；（3)在298K及0.1013 MPa时氮的熵为191.76J/（molK）。解：（1）熵值的计算对于理想气体：(2）焓值的计算 （3）其他热力学性质计算 3-4. 设氯在27、0.1 MPa下的焓、熵值为零，试求227、10 MPa下氯的焓、熵值。已知氯在理想气体状态下的定压摩尔热容为解：分析热力学过程 -H1R H2R -S1R S2R 查附录二得氯的临界参数为:Tc=417K、Pc=7。701MPa、=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=30

10、0/417=0。719 Pr= 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。2037 J/（ molK)（2）理想气体由300K、0.1MPa到500K、10MPa过程的焓变和熵变 =7。02kJ/mol=20。39 J/( molK)(3) 500K、10MPa的理想气体转换为真实气体的剩余焓和剩余熵Tr= T2/ Tc=500/417=1。199 Pr= P2/ Pc=10/7.701=1.299利用普维法计算 又 代入数据计算得=-3.41KJ/mol、=-4。768 J/（ molK)=H2H1= H2=-+=91.41

11、+70203410=3.701KJ/mol= S2-S1= S2=-+=0.2037-20.39-4.768=-24。95 J/( molK）35. 试用普遍化方法计算二氧化碳在473。2K、30 MPa下的焓与熵.已知在相同条件下，二氧化碳处于理想状态的焓为8377 J/mol,熵为-25.86 J/（molK)。解：查附录二得二氧化碳的临界参数为：Tc=304.2K、Pc=7。376MPa、=0。225 Tr= T/ Tc=473。2/304.2=1。556 Pr= P/ Pc=30/7.376=4.067-利用普压法计算查表，由线性内插法计算得出： 由、计算得：HR=4.377 KJ/m

12、ol SR=7。635 J/( molK）H= HR+ Hig=-4。377+8。377=4 KJ/molS= SR+ Sig=-7.635-25.86=33。5 J/( molK)36。 试确定21时,1mol乙炔的饱和蒸汽与饱和液体的U、V、H和S的近似值.乙炔在0。1013MPa、0的理想气体状态的H、S定为零。乙炔的正常沸点为-84,21时的蒸汽压为4。459MPa.3-7. 将10kg水在373.15K、0.1013 MPa的恒定压力下汽化，试计算此过程中、和之值。解法一：查表U,kJ/kg；H, kJ/kg；S，kJ/kg/K饱和液体 Uf饱和蒸汽Ug饱和液体Hf饱和蒸汽Hg饱和液体Sf饱和蒸汽Sg418.942506.5419.042676.11。30697。3549U=m(UgUf）=20875。6kJH=m(Hg Hf)=26570。6kJS=m(SgSf）=60。48kJ/k解法二 思路:查出水的汽化潜热Hfg,根据热力学基本关系式依次求出H，S， A，U，G 热力学基本关系式：T,p不变,V变dH=TdS+Vdp=TdSdA=SdTpdV=pdVdU=TdSpdVdG=SdT+Vdp=0dH=TdS+VdpdA=SdTpdVdU