化工热力学习题解答

1例题上一内容下一内容回主目录习题解答第二章1.用R-K方程和普遍化三参数压缩因子法计算1公斤甲烷在273K及400×105Pa下的体积。习题解答解：查教材295页附录二，得甲烷3190.64.60099/0.008cccTKpMPaVcmmolω====（1）根据R-K方程+−−=hhBAhZ111(2-22)2例题上一内容下一内容回主目录习题解答22.522.5660.520.427480.427488.314190.64.6103.222/ccRTapPamKmol××==×=⋅⋅6530.086640.086648.314190.64.600102.98510/ccRTbpmmol−××==×=×1.551.53.2222.8782.985108.314273AaBbRT−===×××3例题上一内容下一内容回主目录习题解答将以上各值代入式（2-22），得552.98510400100.5268.314273bpBRT−×××===×0.526bBhVZZ===10.5262.878110.5260.526AhZZhBhZZ=−=−−+−+迭代求解4例题上一内容下一内容回主目录习题解答令1Z=代入方程右边，得1.1177Z=0.9680Z=1.1768Z=发散！11.11771.05882Z+==可以代入迭代或用普遍化三参数压缩因子法查图求得Z，代入求解。迭代结果为1.047Z=531.0478.314273100016400100.003713/3.713/ZnRTVpmkglkg××==××==5例题上一内容下一内容回主目录习题解答另一种算法0.5()RTpVTVbbVa=−−+迭代求解（2）普遍化三参数压缩因子法2731.435190.6rcTTT===408.69614.600rcppp===根据Tr、pr查图2-7b、图2-8b，得01.06Z=10.07Z=6例题上一内容下一内容回主目录习题解答531.0618.314273100016400100.0037633.763ZnRTVpml××==××==END根据Tr、pr判断不应该用普遍化第二维里系数法。011.060.0080.071.061ZZZω=+=+×=7例题上一内容下一内容回主目录习题解答2.用下列方法计算200℃及10×105Pa下异丙醇气的压缩因子与体积。(1)取至第三维里项内的维里方程，实验测定的维里系数B=-388cm3/mol,C=-26000cm6/mol2(2)用普遍化第二维里系数法已知：异丙醇Tc=508.2KPc=50×105Paω=0.700解：21pVBCZRTVV==++213882600018.314473VVV×=−−×38.314/RMPacmmolK=⋅⋅(1)维里方程8例题上一内容下一内容回主目录习题解答试差求得也许下面的解法更方便33435/Vcmmol=134350.8858.314473pVZRT×===×21''ZBpCp=++81388'9.87108.314473BBPaRT−−−===−××()()()221322226000388'0.114108.314473CBCPaRT−−−−−−===−××9例题上一内容下一内容回主目录习题解答(2)用普遍化第二维里系数法()()86131219.8710100.11410100.8846Z−−=+−××+−××=630.88468.314473100.003478/3.478/ZRTVpmmollmol××====4730.9307508.2rT==5510100.205010rp×==×01.61.60.4220.4220.0830.0830.39040.9307rBT=−=−=−10例题上一内容下一内容回主目录习题解答END14.24.20.1720.1720.1390.1390.093560.9307rBT=−=−=−()010.39040.7000.093560.456ccBpBBRTω=+=−+×−=−0.20110.4560.9020.9307crcrBppZRTT=+=−=360.9028.3144730.003502/103.502/ZRTVmmolplmol××====14.24.20.1720.1720.1390.1390.093560.9307rBT=−=−=−()010.39040.7000.093560.456ccBpBBRTω=+=−+×−=−11例题上一内容下一内容回主目录习题解答3.合成尿素所用二氧化碳压缩机入口气体流量为28200NM3/h，压缩后出口压力为15.5MPa（绝对压力），出口温度为393K。若吸入气体以纯二氧化碳计，求出口操作状态下的体积流量。解：查附录二，得二氧化碳3304.27.37694.0/0.225cccTKpMPaVcmmolω====3931.292304.2rcTTT===15.52.10117.376rcppp===12例题上一内容下一内容回主目录习题解答（1）查图2-9，应使用普遍化压缩因子法计算根据Tr、pr查图2-7b、图2-8b，得00.68Z=10.20Z=010.680.2250.200.725ZZZω=+=+×=3360.7258.3143930.152810/15.510ZRTVmmolp−××===××6282001258.93/1.25910/22.4nkmolhmolh===×该题不应该使用普遍化第二维里系数法计算。13例题上一内容下一内容回主目录习题解答或者（2）也可以用R-K方程3630.1528101.25910192.4/Vmh−=×××=561.01310282001.258610/8.314273pVnmolhRT××===××22.522.5660.520.427480.427488.314304.27.376106.4657/ccRTapPamKmol××==×=⋅⋅14例题上一内容下一内容回主目录习题解答6530.086640.086648.314304.27.376102.97110/ccRTbpmmol−××==×=×1.551.56.46573.35982.971108.314393AaBbRT−===×××10.14093.3598110.14090.1409AhZZhBhZZ=−=−−+−+562.9711015.5100.14098.314393bpBRT−×××===×15例题上一内容下一内容回主目录习题解答迭代求解，得0.687Z=3360.6878.3143932820010182.29/22.415.510Vmh×××=×=×END16例题上一内容下一内容回主目录习题解答4.用下述方法计算10MPa,743K时水蒸汽的比容（1）理想气体定律；（2）R-K方程；（3）一种普遍化方法；并将所得结果与水蒸汽表比较。解：（1）理想气体定律7367638.3147436177.310/10106177.3101034.32/18RTVmmolpcmg−−×===××××==17例题上一内容下一内容回主目录习题解答（2）R-K方程查表得水的临界参数为：22.522.5660.520.427480.427488.314647.322.051014.285/ccRTapPamKmol××==×=⋅⋅3647.322.0556.0/0.344cccTKpMPaVcmmolω====6630.086640.086648.314647.322.051021.14610/ccRTbpmmol−××==×=×18例题上一内容下一内容回主目录习题解答迭代求解，得1.561.514.2854.01221.146108.314743AaBbRT−===×××6621.1461010100.03428.314743bpBRT−×××===×10.03424.012110.03420.0342AhZZhBhZZ=−=−−+−+0.8918Z=19例题上一内容下一内容回主目录习题解答（3）用普遍化第二维里系数法7367630.89188.314743550910/10105509101030.605/18ZRTVmmolpcmg−−××===××××==550.99.84256rcVVV===7431.148647.3rT==6610100.453522.0510rp×==×20例题上一内容下一内容回主目录习题解答01.61.60.4220.4220.0830.0830.25541.148rBT=−=−=−14.24.20.1720.1720.1390.1390.04271.148rBT=−=−=−010.25540.3440.04270.2407ccBpBBRTω=+=−+×=−0.4535110.24070.90491.148crcrBppZRTT=+=−=21例题上一内容下一内容回主目录习题解答查过热水蒸汽表：内插，得470℃时：7367630.90498.3147435589.8410/10105589.84101031.05/18ZRTVmmolpcmg−−××===××××==480℃440℃329.11/Vcmg=331.60/Vcmg=331.6029.1129.11304031.6029.1131.601030.98/40Vcmg−=+×−=−×=22例题上一内容下一内容回主目录习题解答经比较可见，R-K方程和普遍化方法都较准确。将所得结果与水蒸汽表比较如下：END理想气体R-K方程普遍化方法查表值比容cm3/g34.3230.60531.0530.98误差%+10.78-1.21+0.226-----23例题上一内容下一内容回主目录习题解答5.一耐压容器中半充以在正常沸点状态的液氮，然后将容器密闭，加热至295K。已知正常沸点（77.2K）的液氮摩尔体积为34.7cm3/mol，求加热后的容器中压力。解：压力是强度性质，与体系中物质的量无关。假设半充的液氮是1mol，以1mol液氮为计算基准，此时氮的体积为：353234.769.4/6.9410/Vcmmolmmol−=×==×查表得氮的临界参数为：3126.23.39489.5/0.04cccTKpMPaVcmmolω====24例题上一内容下一内容回主目录习题解答22.522.5660.520.427480.427488.314126.23.394101.5576/ccRTapPamKmol××==×=⋅⋅6530.086640.086648.314126.23.394102.678410/ccRTbpmmol−××==×=×()()()0.550.555()8.3142951.55766.942.68102956.94106.942.681043.99RTpVTVVbMaabP−−−=−−+×=−−××××+×=25例题上一内容下一内容回主目录习题解答END51.2448.31429543.966.9410ZRTpMPaV−××===×另一种算法1.551.51.55761.38052.6784108.314295AaBbRT−===×××110.38591.38051110.385910.38591.244AhZhBh=−=−−+−+=552.6784100.38596.9410bhV−−×===×26例题上一内容下一内容回主目录习题解答6.试用R-K方程计算含70.5%H2、28.5%N2、1.0%CH4（摩尔分数）的混合气体在30MPa、100℃条件下的摩尔体积。解：查表并计算得混合物的参数如下：Tc(K)P