化工热力学第三章作业讲解

1第三章1.2.试计算液态水从2.5MPa和20℃变化到30MPa和300℃的焓变化和熵变化，既可查水的性质表，也可以用状态方程计算。解：用PR方程计算。查附录A-1得水的临界参数Tc=647.30K；Pc=22.064MPa；ω=0.344另外，还需要理想气体等压热容的数据，查附录A-4得到，得到水的理想气体等压热容是3925310602.310057.110908.124.32TTTCigP为了确定初、终态的相态，由于初．终态的温度均低于Tc，故应查出初、终态温度所对应的饱和蒸汽压(附录C-1)，P1s=0.02339MPa；P2s=8.581MPa。体系的状态变化如下图所示。计算式如下1211111222221122,,,,THTHRTTHPTHRTRTTHPTHRTPTHPTHigigigig1122111122221122,,,,,,,,PTSPTSRPTSPTSRRPTSPTSRPTSPTSigigigig由热力学性质计算软件得到，初态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是86782.18,1111RTTHPTHig和72103.11,,1111RPTSPTSig；CT1＝20℃P1s=0.023MPaT＝300℃P2s=8.581MPaP1=2.5MPaT1＝20℃P2=30MPaT2＝300℃PV2终态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是438752.6,2222RTTHPTHig和100481.5,,2222RPTSPTSig；另外，，得到12.186221JmoldTCTTigP和2111236.23TTigPKJmoldTTC所以，本题的结果是111618.116,1.74805KJmolSJmolH3.试由饱和液体水的性质估算(a)100℃，2.5MPa和(b)100℃，20MPa下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下101325.0sPMPa，04.419slHJg-1，3069.1slSJg-1K-1,0435.1slVcm3g-1,0008.0dTdVTVslPcm3g-1K-1解：体系有关状态点如图所示所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由0008.0dTdVTVPSslpTcm3g-1K-1得101325.00008.03069.10008.00008.0PSPPdPSSPPssls或又745.00008.015.3730435.1dTdVTVTVTVPHslslPTcm3g-1得VT=100℃P=2.5MPaP=20MPaP=.101325MPaP3初态T1P1V1svU1sv终态T2P2V2svU2svV2slU2sl冷凝一半要101325.0745.004.419745.0745.0PHPPdPHHPPssls或当P=2.5MPa时，S=1.305Jg-1K-1；H=420.83Jg-1；当P=20MPa时，S=1.291Jg-1K-1；H=433.86Jg-1。4.压力是3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的容器中，需要导出多少热量方可使一半的蒸汽冷凝?(可忽视液体水的体积)解：等容过程，12tttVUUUQ初态：查P=3MPa的饱和水蒸汽的17.671svVcm3g-1；94.26031svUJg-1水的总质量89.141svttVVmg则4.3876611svttUmUJ冷凝的水量为445.75.0tmg终态：是汽液共存体系，若不计液体水的体积，则终态的汽相质量体积是34.134212svsvVVcm3g-1，并由此查得05.840,0.259422slsvUUJmol-15.255665.05.0222sltsvttUmUmUJ移出的热量是J9.1319912ttUUQ5.在一0.3m3的刚性容器中贮有1.554×106Pa的饱和水蒸汽，欲使其中25%的蒸汽冷凝，问应该移出多少热量?最终的压力多大?解：同于第6题，结果PaPQs610107.2,kJ7.9771.证明状态方程RTbVP)(表达的流体的（a）CP与压力无关；(b)在一个等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。证明：（a）由式3-30PTPTVTPC22,并代入状态方程bPRTV，即得0TPPC4(b)由式3-85得，0,00bCCbCbPRTPRTCVTVTPTPPPPPHJ