(完整版)化工熱力學(xué)(第三版)答案陳鐘秀

1、2-1.使用下述方法計算1kmol甲烷貯存在體積為0.1246m3、溫度為50 c的容器中產(chǎn)生的壓力：（1）理想氣 體方程；（2） R-K方程；（3）普遍化關(guān)系式。解：甲烷的摩爾體積 V =0.1246 m3/1kmol=124.6 cm 3/mol查附錄二得甲烷的臨界參數(shù)：Tc=190.6KPc=4.600MPaVc=99 cm3/mol 3=0.008（1）理想氣體方程P=RT/V=8.314 >323.15/124.6 10C6=21.56MPa R-K方程a 0.42748RT- 0.427488314190.63.222Pa m6 K0.5 molPc4.6 106RTc8.3

2、14 190.65 3.b 0.086640.086646 2.985 10 m molPc4.6 10P旦 aV b T0.5V V b8.314 323.15512.46 2.985 103.2220-5" "-5 " ""5323.15 . 12.46 10 12.46 2.985 10=19.04MPa（3）普遍化關(guān)系式Tr T.Tc 323.15 190.6 1.695Vr V/Vc 124.6/99 1.259 <2:利用普壓法計算,Z Z0 Z1迭代：令ZRTVPVRTRPrPVRTPr4.6 106 12.46 108.3

3、14 323.155-Pr0.2133PrZo= 1- Pr0=4.687 又 Tr=1.695 ,查附錄三得:Z0=0.8938 Z1=0.4623一一 0一1ZZZ =0.8938+0.0080.4623=0.8975此時，P=PcPr=4.6M.687=21.56MPa同理，取Z1=0.8975依上述過程計算, 的值。直至計算出的相鄰的兩個Z值相差很小，迭代結(jié)束，得 Z和PP=19.22MPa2-2.分別使用理想氣體方程和Pitzer普遍化關(guān)系式計算 510K、2.5MPa正丁烷的摩爾體積。已知實驗值為1480.7cm3/mol。解：查附錄二得正丁烷的臨界參數(shù)：Tc=425.2KPc=3

4、.800MPaVc=99 cm3/mol 3=0193(1)理想氣體方程V=RT/P=8.314 >510/2.5 106=1.696 >10-3m3/mol工 1.696 1.4807 /誤差：100%1.4807(2) Pitzer普遍化關(guān)系式14.54%對比參數(shù):Tr T.Tc 510.425.21.199PTP/Pc 2.5/3.8 0.6579 普維法B00.0830.422T1.6r0.0830.4221.1991.60.2326B10.1390.17270.1390.1721.1994.20.05874BPcRTcB01B =-0.2326+0.193O05874=-

5、0.2213BPRT型包=1-0.2213 0.6579/1.199=0.8786RTcTrPV=ZRTV= ZRT/P=0.8786X8.314 X510/2.5 X 106=1.49 X0-3 m3/mol149 14807誤差：U 9. 807 100% 0.63%1.48072-3.生產(chǎn)半水煤氣時，煤氣發(fā)生爐在吹風(fēng)階段的某種情況下,76% （摩爾分?jǐn)?shù)）的碳生成二氧化碳，其余的生成一氧化碳。試計算：（1）含碳量為81.38%的100kg的焦炭能生成1.1013MPa、303K的吹風(fēng)氣若干立 方米？ （ 2）所得吹風(fēng)氣的組成和各氣體分壓。解：查附錄二得混合氣中各組分的臨界參數(shù)：一氧化碳（1

6、）：二氧化碳（2）:Tc=132.9KTc=304.2KPc=3.496MPaPc=7.376MPaVc=93.1 cm3/molVc=94.0 cm3/mol3 =00493 =0225Zc=0.295Zc=0.274又 y1=0.24, y2=0.76：(1)由Kay規(guī)則計算得:Tcm0.24132.9 0.76304.2 263.1KPcmyiPci0.243.496 0.767.376 6.445MPaTrmIm303.263.1 1.15 PrmP. Pcm0.101 1.4450.0157 普維法0.029890.1336利用真實氣體混合物的第二維里系數(shù)法進(jìn)行計算口00.4220.

7、422B|0.083 tt- 0.083TrT；6303 132.9 1.640.1720.172B 0.139 4 0.139 47Tr1.303132.9 .RTciBi°iB；8.314 132.93.496 1060.02989 0.049 0.13367.378 10 60.0830.422可0.4220.083 16303 304.2 .0.34170.1390.172I/“0.1720.139 42303 304.2 .0.03588B22RTc2B；2B18.314 304.27.376 1060.3417 0.225 0.03588119.93 10 6又Tj0.5

8、TcTj132.90.5304.2201.068KZcijcijPcijVc113Vc123Zc1Zc2293.113 94.013 33 ,.93.55cm /mol0.295 0.274 0.284520.295 0.2250.137Zcij RTcij/Vcij 0.2845 8.314 201.068/ 93.55 1065.0838MPaTrijT/Tcij303 201.0681.507PrijP Pcij0.1013 5.08380.0199B020.0830.422Tri20.0830.4221.61.5070.136B120.1390.172Tr4220.1390.1721.

9、5074.20.1083B12"12P12B1212 B128.314 201.0685.0838 1060.136 0.137 0.108339.84 10 6BmyM2r2yly2B12y2B220.2427.378 1 0 62 0.24 0.7639.84 1 0 60.762119.93 1 0 684.27 10 6cm3/molZm1盟 PV0.02486m3/molRT RT V 總=n V=100X 103X81.38%/12 0.02486=168.58m3Zc10.295 P1 y1P 0.24 0.10130.025MPaZm0.2845P2y2P Zc2 0

10、.76 0.1013 0.2740.074MPaZm0.28452-4.將壓力為2.03MPa、溫度為477K條件下的2.83m3NH 3壓縮到0.142 m3,若壓縮后溫度448.6K ,則其壓 力為若干？分別用下述方法計算： （1） Vander Waals方程；（2） Redlich-Kwang 方程；（3） Peng-Robinson 方程；（4）普遍化關(guān)系式。解：查附錄二得 NH 3 的臨界參數(shù)：Tc=405.6KPc=11.28MPaVc=72.5 cm3/mol 3 =0250（1）求取氣體的摩爾體積對于狀態(tài) I :P=2.03 MPa、T=447K、V=2.83 m 3Tr T

11、/Tc 477/405.6 1.176 R P/Fc 2.03/11.28 0.18 普維法B0 0.083 022- 0.083 "氏 0.2426Tr1.176B10.1720.1720.1390.139 420.05194Tr.1.176 .型B。RTcB10.2426 0.25 0.051940.2296BPRTPVRT“BPc Pr3 31- V=1.885 X10-3m3/molRTcTrn=2.83m3/1.885 10-3m3/mol=1501mol對于狀態(tài) 口：摩爾體積 V=0.142 m 3/1501mol=9.458 W5m3/molT=448.6KVander

12、 Waals 方程2 22227RTc 27 8.314 405.66. 2- 7 0.4253Pa m mol64P64 11.28 106cRTc 8.314 405.68Pc 8 11.28 106533.737 10 m molRT aV b V28.314 448.69.458 3.737100.42533.737 1017.65MPa2 2.50.42748Rc- Pc(3) Redlich-Kwang 方程22.58.314405.660.520.42748 8.679Pa m K mol11.28 106RTc8.314 405.65 3.b 0.086640.086646-

13、2.59 10 m molPc11.28 10RTT0.5V V b8.314 448.659.458 2.59 108.679055518.34MPa448.6 . 9.458 109.458 2.5910（4） Peng-Robinson 方程Tr T.Tc 448.6 405.6 1.1060.3746 2_1.542260.269920.3746 1.54226k 1Tr0.521 0.743311.1060.5_20.25 0.26992 0.252 0.743320.92472 2R Tc ac T 0.45724-PcT 0.457242:8.314405.611.28 1062

14、6. 2- 0.9247 0.4262Pa m molRT b 0.07780 cPc0.077808.314 405.611.28 10653, 12.326 10 m molRTa TV b V V b b V b8.314 448.69.458 2.326 10 5100.42629.458 9.458 2.326 10 10 2.326 9.458 2.326 1019.00MPa（5）普遍化關(guān)系式55 Vr V/Vc9.458 10 /7.25 101.305 <2適用普壓法，迭代進(jìn)行計算，方法同1-1（3）2-6.試計算含有30%（摩爾分?jǐn)?shù)）氮氣（1）和70%（摩爾分?jǐn)?shù)）正丁

15、烷（2）氣體混合物7g,在188C、6.888 MPa條件下的體積。已知 B11=14cm3/mol, B22=-265cm3/mol, B12=-9.5cm3/mol。22f斛：Bmy1 Bii 2 yly2B12y2B220.32 14 2 0.3 0.79.50.72265132.58cm3 / mol_. BP PVZm 1 m>V（摩爾體積）=4.24 10-4m3/molRT RT假設(shè)氣體混合物總的摩爾數(shù)為n,則0.3n X28+0.7n X 58=7-n=029mol.V= nXV（摩爾體積）=0.1429 M.24M0-4=60.57 cm32-8.試用R-K方程和SRK

16、方程計算273K、101.3MPa下氮的壓縮因子。已知實驗值為2.0685解：適用EOS的普遍化形式查附錄二得 NH 3 的臨界參數(shù)：Tc=126.2KPc=3.394MPa3=004（1） R-K方程的普遍化R2T2.50.42748 0.42748Pc8.3142 126.22.53.394 1061.5577Pa m60.52K molRT 0.08664 cPc0.086648.314 126.23.394 1062.678 10 5m3 molaPR2T2.5bPRTa1.557715 515 1.551bRT 2.678 10 5 8.314 2731bP2.67810 5101.

17、3 1061.1952(IZRTZ 8.3142731.551、兩式聯(lián)立,迭代求解壓縮因子z(2)SRK方程的普遍化Tr273.126.2 2.1630.4801.5740.1760.480 _ _21.574 0.04 0.176 0.040.5427Tr0.5,1 2.1630.54270 521 2.163 .0.2563220.42748R-TL PcRTC 0.08664 ca_15bRT、兩式聯(lián)立,0.427488.3142 126.22.53.3941060.2563 0.3992Pa0.52K molPc0.086642.678bPZRT8.314 126.23.3941062

18、.67810 5m3 mol0.3992_ 5 Z_Z _1510 5 8.314 273_ _ 一 5 一 一2.678 10101.3Z 8.314 273迭代求解壓縮因子Z3-1.物質(zhì)的體積膨脹系數(shù)Vander Waals狀態(tài)方程的解：Van der waals 方程 p由Z=f(x,y)的性質(zhì)_zX y0.39751061.1952(Ih0.3975 1 h第三章和等溫壓縮系數(shù)和k的表達(dá)式。RT ab V22aV3k的定義分別為:O試導(dǎo)出服從RT2V b所以2aRT 2bV3 pRV3 VZ32RTV 2a V b2RV2 V b3RTV3 2a VV2 V3RTV3 2a V3-2.

19、某理想氣體借活塞之助裝于鋼瓶中，壓力為34.45MPa,溫度為93 C,反抗一恒定的外壓力 3.45 MPa而等溫膨脹，直到兩倍于其初始容積為止，試計算此過程之S、A、G、 TdS、pdV、Q 和 w。解：理想氣體等溫過程,q=-w= pdVU =0、V2pdVH =02V1 RTdV RTln 2 =2109.2 J/mol VW=-2109.2 J/mol又 dScpdTdPP理想氣體等溫膨脹過程 dT=0、dSR,c dPPS2dSS1P2R d ln PP1Rln PP2Rln2 =5.763J/(mol K)S =-366 >5.763=-2109.26 J/(mol K) S

20、A=-2109.26 J/(mol K) TdSA =-2109.26 J/(mol K) pdVpdV2V1 RTdV RTln 2=2109.2 J/mol3-3.試求算1kmol氮氣在壓力為10.13MPa、溫度為773K下的內(nèi)能、焰、麻CV、Cp和自由烙之值。假設(shè)氮氣服從理想氣體定律。已知:(1)在 0.1013 MPa 時氮的 Cp與溫度的關(guān)系為 Cp27.22 0.004187TJ/ mol K ；(2)(3)假定在0c及0.1013 MPa時氮的焰為零；在 298K 及 0.1013 MPa 時氮的水為 191.76J/(mol K)。3-4.設(shè)氯在27C、0.1 MPa下的焰、

21、婿值為零，試求 227C、10 MPa下氯的焰、丹值。已知氯在理想氣體 狀態(tài)下的定壓摩爾熱容為Cpg 31.696 10.144 10 3T 4.038 10 6T2J/ mol K p解：分析熱力學(xué)過程300KQ.1 MPa真實氣體H、 SH=0, S=0500K ,10 MPa真實氣體 A-H1R-S1RH2RS2R300KQ.1 MPa理想氣體H1、Si500K ,10 MPa理想氣體查附錄二得氯的臨界參數(shù)為:Tc=417K、Pc=7.701MPa、產(chǎn)0.073：(1)300K、 0.1MPa的真實氣體轉(zhuǎn)換為理想氣體的剩余焰和剩余靖Tr= Ti/ Tc=300/417=0.719Pr=

22、Pi/ Pc=0.1/7.701=0.013利用普維法計算B0B1HRRTc0.0830.139PrB0 TrR代入數(shù)據(jù)計算得H10.4220.172Tr2dB0dTrB1=-91.41J/mol、(2)理想氣體由300K、T2H1T1CpgdT=7.02kJ/molT2cigS1dT1T1 T0.63240.5485TrdB1SRdTrSR1 =-0.2037 J/( mol -dB0dTrdB1dTrPrK)0.675 廿 1.5920.722 Tr5.2 4.014dB0dB1dTrdTr0.1MPa至I 500K、 10MPa過程的焰變和婿變500331.696 10.144 10 3

23、T 4.038 103006T2dT500RlnP1300qa1031.696 T 10.144 10 3 4.038 10 6TdT Rln - 0.1=-20.39 J/( mol K)(3) 500K、10MPa的理想氣體轉(zhuǎn)換為真實氣體的剩余焰和剩余靖Tr= T2/ Tc=500/417=1.199Pr= P2/ Pc=10/7.701=1.299利用普維法計算B00.0830.422T1.6r0.2326dB0dTr0.675 Tr2.6 0.4211B10.1390.172Tr4.20.05874dB1dTr0.722Tr5.20.281HR 又RTcPrB0B1SRRdB0Pr r

24、 dTrdB1 dTrR代入數(shù)據(jù)計算得H2=-3.41KJ/mol、SR =-4.768 J/( mol - K)HRh. HRH =H2-H1= H2=- H1 +1+H2 =91.41+7020-3410=3.701KJ/molS = S2-S1 = S2=- S + S1 +S2 =0.2037-20.39-4.768=-24.95 J/( mol - K)3-5.試用普遍化方法計算二氧化碳在473.2K、30 MPa下的烙與靖。已知在相同條件下，二氧化碳處于理想狀態(tài)的焰為 8377 J/mol,婿為-25.86 J/(mol K)：解：查附錄二得二氧化碳的臨界參數(shù)為:Tc=304.2K

25、、Pc=7.376MPa、30.225Tr= T/ Tc=473.2/304.2=1.556Pr= P/ Pc=30/7.376=4.067利用普壓法計算查表，由線性內(nèi)插法計算得出:1.741 RTcRTc0.04662R 0SRSR0.8517 0.296R0HR HRSRR 0SRSR 1.由 RTcRTcRTcHR=-4.377 KJ/molSR=-7.635 J/( mol K)H= HR+ Hig=-4.377+8.377=4 KJ/molS= SR+ Sig=-7.635-25.86=-33.5 J/( mol - K)3-6.試確定21c時，1mol乙烘的飽和蒸汽與飽和液體的U、

26、V、H和S的近似值。乙煥在0.1013MPa、的理想氣體狀態(tài)的 H、S定為零。乙煥的正常沸點為 -84 C ,21c時的蒸汽壓為4.459MPa。3-7.將10kg水在373.15K、0.1013 MPa的恒定壓力下汽化，試計算此過程中U、 H、 S、 A和之3-8.試估算Z苯由0.1013 MPa、80c的飽和液體變?yōu)?.013 MPa、180c的飽和蒸汽時該過程的V、和 So已知純苯在正常沸點時的汽化潛熱為3.733 J/mol;飽和液體在正常沸點下的體積為95.7 cm3/mol ；定壓摩爾熱容 C? 16.036 0.2357TJ/ mol pK ；第二維里系數(shù)B=-781032.43

27、，,cm /mol解：1.查苯的物性參數(shù):Tc=562.1K、Pc=4.894MPa、3 =0.2712 .求 V由兩項維里方程Z2PVRTBPRTP1 78RT13一10 T2.4ZRT0.85971.013 1068.3148.314 453106 453178 453102.40.8597PV11.0133196.16 cm3 molV23196.1695.73100.5 cm3 molHv(-H)HPdHTdh2rSvR(S1 )SPdRSdS2分析：具體過程飽和液體茶（UOl3A吩貨, 3S3K, A=9S,7cm7niol飽和蒸汽UH3M1%據(jù)3K R, S上飽和蒸汽O.1013、

28、IPh,韓3R- H： 聞.*-:遍理想氣體,0,101 J>rP；G 353K 年理想氣體MOBKrPa, 4S3K理想氣體1MI3MP；i. 4S3K3 .計算每一過程烙變和燧變（1）飽和液體（恒T、P汽化）-飽和蒸汽 Hv=30733KJ/KmolA Sv=A Hv/T=30733/353=87.1 KJ/Kmol K（2）飽和蒸汽（353K、0.1013MPa）-理想氣體T 1353r TC 562.10.628P 0.1013PC4.8940.0207dB1 B1 dTr Tr-0.0207 0.6282.2626 1.28240.271 8.1124 1.7112點（Tr、P

29、r）落在圖2-8圖曲線左上方，所以，用普遍化維里系數(shù)法進(jìn)行計算。由式（3-61）、（3-62）計算H；口/ dB0 B0-PrTrRTcdTr Tr=-0.0807RH10377073r8J31Kmo562.1SRc dB0dB1-匕 -R r dTrdTr-0.0207 2.2626 0.271 8.1124-0.09234, Rs -0.09234 8.3140.7677 KJ . Kmol ?K（3）理想氣體（353K、0.1013MPa）-理想氣體（453K、1.013MPa）idT2 - idH pCPdTTi45316.036 0.235T dT3530.23572216.036

30、453 353 45335311102.31 KJ. KmolSidT1 TT245316.0363531.0130.2357 dT 8.3141n 0.101316.036ln 4533538.47 KJ .'Kmol ? K0.2357 453 35319.1（4）理想氣體（453K、1.013MPa）-真實氣體（453K、1.013MPa）Tr453562.10.806Pr1.0134.8940.2070點（T、Pr）落在圖2-8圖曲線左上方，所以，用普遍化維里系數(shù)法進(jìn)行計算。 由式（3-61）、（3-62）計算RTc-TrPrdB0 dTrBTr_1_ 1dB1 B1dTr T

31、r-0.3691HR 1850.73 KJ . Kmol4.求 H, SRHHv(乩)RSSv( S )STdS2R-0.806 0.2070 1.1826 0.5129 0.271 2.2161 0.2863-0.3961SRdB0dB1- PTR r dTrdTr-0.2070 1.1826 0.271 2.2161S2R 3.0687 KJ . Kmol KHPd HTd H2R 40361.7KJ. Kmol93.269 KJ . Kmol KB容器充滿飽和蒸氣。兩個容器的體積均為1L,壓力3-9.有A和B兩個容器，A容器充滿飽和液態(tài)水,都為1MPa。如果這兩個容器爆炸，試問哪一個容器

32、被破壞的更嚴(yán)重？假定A、B容器內(nèi)物質(zhì)做可逆絕熱膨脹，快速絕熱膨脹到 0.1 MPa3-10. 一容器內(nèi)的液體水和蒸汽在1MPa壓力下處于平衡大態(tài),質(zhì)量為 1kg。假如容器內(nèi)液體和蒸汽各占一半體積，試求容器內(nèi)的液體水和蒸汽的總烙。解：查按壓力排列的飽和水蒸汽表，1MPa時，Hl 762.81kJ/kg Hg 2778.1kJ / kgVl 1.1273cm3/g Vg 194.4cm3/g根據(jù)題意液體和蒸汽各占一半體積，設(shè)干度為 則xVg1 xVix 194.41 x 1.1273解之得：x 0.577%所以H xHa 1 x Hlg0.00577 2778.11 0.00577 672.817

33、74.44kJ / kg3-11.過熱蒸汽的狀態(tài)為 533Khe 1.0336MPa,通過噴嘴膨脹，出口壓力為0.2067MPa,如果過程為可逆絕熱且達(dá)到平衡，試問蒸汽在噴嘴出口的狀態(tài)如何？3-12.試求算366K、2.026MPa下1mol乙烷的體積、烙、婿與內(nèi)能。設(shè) 255K、0.1013MPa時乙烷的焰、 燧為零。已知乙烷在理想氣體狀態(tài)下的摩爾恒壓熱容C? 10.038 239.304 10 3T 73.358 10 6T2J/ mol p3-13.試采用RK方程求算在227C、5 MPa下氣相正丁烷的剩余焰和剩余靖。解：查附錄得正丁烷的臨界參數(shù):Tc=425.2K、Pc=3.800MP

34、a、3=0.193又R-K方程:P VRTbT0.5V V b0.42748H0.42748 85 29.04Pa m,Pc3.8 1060.5. 2K mol5 106試差求得:HRRT0.08664 RTc0.086648.314 425.2Pc3.8 106538.06 10 m mol8.314 500.155V 8.06 105V=5.61 x10-4m3/mol29.040 55500.15 V V 8.06 10_ _ _一5b8.06105 0.1438V56.110a15bRT8.06.1.5a1 lnbRT29.045y5 3.874105 8.314 500.160.14

35、380.14383.8740.6811 0.1438A1 1.5 ln 1 hB1.09971.0997 8.314 500.154573J /molSRP V b lnRTln 12bRT0.809SR0.809 8.3146.726J /mol K3-14.假設(shè)二氧化碳服從 RK狀態(tài)方程，試計算 50C、10.13 MPa時二氧化碳的逸度。解：查附錄得二氧化碳的臨界參數(shù):Tc=304.2.2K、Pc=7.376MPaR2T2.50.42748 0.42748Pc8.3142 304.22.57.376 1066.4661Pa60.5. 2m K molRTC0.08664 c 0.0866

36、4Pc8.314 304.27.37610629.71 10 6m3mol 1RTT0.5V V b10.131068.314 323.156.4661V 29.71 10 6 323.150.5V V 29.71 106迭代求得:V=294.9cm3/mol29 71 一一2971 0.1007294.9a_15bRT29.716.466106 8.314市 4.506 323.1511 0.10074.5060.10071 0.10070.6997ln ZPP V lnRTbRT1.5ln0.7326.f=4.869MPa3-15.試計算液態(tài)水在30 c下，壓力分別為（a）（1）水在30

37、時飽和蒸汽壓 pS=0.0424 X105Pa；飽和蒸汽壓、（b） 100X105Pa下的逸度和逸度系數(shù)。已知: （2） 30C, 0100X105Pa范圍內(nèi)將液態(tài)水的摩爾體積視為常數(shù)，其值為0.01809m3/kmol；（3）1 x105Pa以下的水蒸氣可以視為理想氣體。解：（a） 30C, Ps=0.0424 X05PaLV S汽液平衡時，fiSfiS/PSfiVfiS又1X105Pa以下的水蒸氣可以視為理想氣體，Ps=0.0424 105Pa< 1 x105Pa：30C、0.0424 M05Pa下的水蒸氣可以視為理想氣體。又理想氣體的fi=P_ S S5fiP 0.0424 10

38、Pa(b) 30C, 100xi05PafiL PSiSexP：sdP iSfiS/PSP RTInfiSPS£dPRTViL PPiSRT0.01809 10 3100 0.04241050.071748.314 303.15fiS1.074_ L_ S_53 _fi1.074 fi1.074 0.0424 104.554 10 Pa3-16.有人用A和B兩股水蒸汽通過絕熱混合獲得 0.5MPa的飽和蒸汽，其中A股是干度為98%的濕蒸汽, 壓力為0.5MPa,流量為1kg/s；而B股是473.15K, 0.5MPa的過熱蒸汽，試求 B股過熱蒸汽的流量該為多 少？解：A股：查按壓力排

39、列的飽和水蒸汽表，0.5MPa (151.9C)時，Hl 640.23kJ / kgHg 2748.7kJ/kgHA 0.98 2748.7 0.02 640.23 2706.53kJ /kgB 股：473.15K, 0.5MPa 的過熱蒸汽HB 2855.4kJ/kg根據(jù)題意，為等壓過程，H Qp忽略混合過程中的散熱損失，絕熱混合Qp = 0,所以H混合0后烙值不變設(shè)B股過熱蒸汽的流量為x kg/s,以1秒為計算基準(zhǔn)，列能量衡算式2706.53 1 2855.4X 2748.7 1 x2748.7 2706.53 x2855.4 2748.7該混合過程為不可逆絕熱混合，所以只有可逆絕熱過程，

40、S 0因為是等壓過程，該題也不應(yīng)該用0.3952kg/sS 0混合前后的婿值不相等。U£行效算。第四章4-1.在20C、0.1013MPa時，乙醇(1)與H2O (2)所形成的溶液其體積可用下式表示：一一 一 一 一一 _23_4 .V 58.36 32.46x2 42.98x2 58.77x2 23.45x2。試將乙醇和水的偏摩爾體積 V1、V2表示為濃度x2的函數(shù)。解：由二元溶液的偏摩爾性質(zhì)與摩爾性質(zhì)間的關(guān)系:MMi Mx2 一MM 2 M 1 x2 一x2T,Px2T,P得:x2 一 x2T,P所以58.3658.3658.3632.4685.96x2V2 V176.31x2x

41、2 T ,P32.46x242.98x；58.77x323.45x4242.98x23-4 一117.54x2 70.35x2J / mol32.46% 42.98x2 58.77x23 23.45x2411 x工入2x2 T,P93.8x3X232.46 85.96x2x232.46 85.96x2176.31x2176.31x293.8x393.8x3_2_3425.9 85.96x2 219.29x2 211.34x2 70.35x2J / mol4-2.某二元組分液體混合物在固定 T及 P 下的焰可用下式表示H400x1 600x2 %x2 40% 20x2。式中，h單位為j/moi。

42、試確定在該溫度、壓力狀態(tài)下H1 和 H2（1）用x1表示的H1和H2 ；（2）純組分烙H1和H2的數(shù)值；（3）無限稀釋下液體的偏摩爾焰 的數(shù)值。解：(1)已知 H400x1 600x2 x1x2 40x1 20x2(A)用x2=1-x1帶入（A）,并化簡得:3H400x1600 1x1x11x140x120 1x1600 180x120x1（B）由二元溶液的偏摩爾性質(zhì)與摩爾性質(zhì)間的關(guān)系：M1M 1x1Mx1T,PM2 MMX 一x1 T,P得： H1 H 1 x1x1 T,Ph2 hHx1一x1T,P由式（B）得:180 60x12x1T,P23 .420 60x1 40x1 J / mol

43、(C)(D)一, 32所以 Hi 600 180x1 20xi1 x1180 60x1H2 600 180x1 20x13 x1 180 60x2600 40x3J / mol（2）將xi=1及xi=0分別代入式（B）得純組分烙Hi和H2H1 400J / molH2 600J / mol420J / mol,（3） H1和H2是指在xi=0及xi=1時的H1和H2 ,將x1=0代入式（C）中得：H14-4.有人提出用下列方程組表示恒溫、2V1M a b a x1bx1式中，V1和V2是純組分的摩爾體積,解：卞據(jù)Gibbs-Duhem方程恒溫、恒壓下x1dV1請dV1或x1dx1由題給方程得x

44、1 dx1dV2x2 -將 X1=1 代入式（D）中得：H2640J / mol。4-3.實驗室需要配制1200cm3防凍溶液，它由30%的甲醇（1）和70%的H2O （2）（摩爾比）組成。試求 需要多少體積的25c的甲醇與水混合。 已知甲醇和水在25C、30% （摩爾分?jǐn)?shù)）的甲醇溶液的偏摩爾體積：V1 38.632cm3/mol , V2 17.765cm3/mol。25 c下純物質(zhì)的體積：V1 40.727cm3/ mol ,3 .V2 18.068cm /mol。解：由Mxi疝得：V % x2V2代入數(shù)值得： V=0.3X38.632+0.7 ¥7.765=24.03 cm3/

45、molF 、1200配制防凍溶披需物質(zhì)的量：n 49 95mol24.03所需甲醇、水的物質(zhì)的量分別為：n10.349.9514.985moln2 0.749.9534.965mol則所需甲醇、水的體積為：V1t14.98540.727610.29molV2t34.96518.068631.75mol將兩種組分的體積簡單加和：V1t V2t 610.29 631.75 1242.04mol1242 04 1200則混合后生成的溶液體積要縮小：士三3.503%1200恒壓下簡單二元體系的偏摩爾體積：2V2 V2 a b a x2 bx2a、b只是T、P的函數(shù)。試從熱力學(xué)角度分析這些方程是否合理？

46、xdMi T,P 0得x2d口 0dV2dV2x2 x2dx1dx22b a xi 2bx（A）2b a x2 2bx2（B）dx2比較上述結(jié)果，式（A），式（B）,即所給出的方程組在一般情況下不滿足Gibbs-Duhem方程，故不合理 4-5.試計算甲乙酮（1）和甲苯（2）的等分子混合物在 323K和2.5X104Pa下的彳、2和f。4-6.試推導(dǎo)服從van der waals方程的氣體的逸度表達(dá)式。4-9.344.75K時，由氫和丙烷組成的二元氣體混合物，其中丙烷的摩爾分?jǐn)?shù)為0.792,混合物的壓力為3.7974MPa。試用RK方程和相應(yīng)的混合規(guī)則計算混合物中氫的逸度系數(shù)。已知氫-丙烷系的

47、kij=0.07, H的2實驗值為1.439。解：已知混合氣體的T=344.75KP=3.7974MPa,查附錄二得兩組分的臨界參數(shù)氫（1）: y1=0.208丙烷（2）: y1=0.792Tc=33.2KTc=369.8KPc=1.297MPaPc=4.246MPaVc=65.0 cm3/molVc=203 cm3/moi3=0.223 =0152R2 2.5 0.42748RTc 巳33.22.50.42748嗨7F0.1447Pa m6K°.5mol 2a22r2t 2.50.42748c2-0.427488.3142 369.82.54.246 10618.30Pa m6K0.5一 2molaij0.5aiaj1 kj0.5a1a20.50.1447 18.3010.071.513Pa m60.52K molamya112y1y2a122y2a22bib2一-20.2080.14470.08664 匹Pc1RT -0.08664一c2 %yibia