《化工熱力學(xué)》習(xí)題

《化工熱力學(xué)》習(xí)題第二章流體的p-V-T關(guān)系口1.試推導(dǎo)教材第6頁上VanderWaal方程中的常數(shù)a、b的計(jì)算式。2.某氣體狀態(tài)方程式滿足pRTaVbV式中，a、b是不為零的常數(shù)。問此氣體是否有臨界點(diǎn)？若有，試用a、b表示；口若無，請(qǐng)解釋原因。.某氣體的p-V-T行為可用下列狀態(tài)方程描述：pVRTbpRT式中，b為常數(shù)，e僅是T的函數(shù)。證明：此氣體的等溫壓縮系數(shù)kRTpRTbpRT（提示：等溫壓縮系數(shù)的概念見教材第30頁）.試從計(jì)算精度、應(yīng)用場(chǎng)合、方程常數(shù)的確定三方面對(duì)下列狀態(tài)方程進(jìn)行比較：VanderWaal、RK、SRK、Virial、MH、PR方程。5.由蒸氣壓方程lgp二A—B/T表達(dá)物質(zhì)的偏心因子，其中A、B為常數(shù)。6.試分別用下列方法計(jì)算水蒸氣在10.3MPa、643K下的摩爾體積，并與實(shí)驗(yàn)值口0.0232m3/kg進(jìn)行比較。已知水的臨界參數(shù)及偏心因子為：Tc=647.3K,pc=22.05MPa,3=0.344⑴理想氣體狀態(tài)方程；（2）普遍化關(guān)系式。7.試用三參數(shù)普遍化關(guān)系估計(jì)正丁烷在425.2K、4.4586MPa時(shí)的壓縮因子，并與實(shí)驗(yàn)值0.2095進(jìn)行比較。8.試用Pitzer普遍化壓縮因子關(guān)系式計(jì)算CO2（1）和丙烷（2）以3.5：6.5（摩爾比）口混合而成的混合物在400K、13.78MPa下的摩爾體積。口9.用維里方程估算0.5MPa、373.15K時(shí)的等摩爾分?jǐn)?shù)的甲烷（1）—乙烷（2）－戊烷（3）混合物的摩爾體積（實(shí)驗(yàn)值為5975cm3/mol）。已知373.15K時(shí)的維里系數(shù)如下（單位:cm3/mol）：口B11=—20,B22=—241,B33=—621,B12=—75,B13=—122,B23=—399O10.試用液體的普遍化密度關(guān)系式估算90℃、19.0Mpa下液態(tài)乙醇的密度。第三章純流體的熱力學(xué)性質(zhì)1.某理想氣體借活塞之助裝于鋼瓶中，壓力為34.45MPa,溫度為366K,反抗一恒定的外壓力3.45MPa而等溫膨脹，直到兩倍于其初始容積為止。試計(jì)算此過程的AU、AH、AS、AA、AG、TdS、pdV、Q、W?？?由水蒸汽表查得100℃、0.101325MPa時(shí)水的有關(guān)性質(zhì)如下：口HL=419.04kJ?kg—1,SL=1.3069kJ?kg—1?K—1HV=2676.1kJ?kg—1,SV=7.3549kJ?kg—1?K—1試計(jì)算該條件下汽、液相的摩爾自由焓，并討論計(jì)算結(jié)果說明的問題。.某氣體狀態(tài)方程滿足P（V—b）=RT,其中b是與溫度及壓強(qiáng)無關(guān)的常數(shù)。試推導(dǎo)其剩余焓、剩余熵的表達(dá)式。.設(shè)氯在27℃、0.1MPa下的焓、熵值為零，試求227℃、10MPa下氯的焓、熵值。已知氯在理想氣體狀態(tài)下的等壓摩爾熱容為cp某=31.696+10.144某10-3T-4.038某10-6T2J?mol-1^K-1-5.如圖所示300℃等溫線下方的（RT/p—V）/m3-mol1面積是0.001093m3^MPa^mol-1,由此計(jì)算300℃、8MPa時(shí)的逸度和逸度系數(shù)?？?.00109308p/MPa.分別用下列方法計(jì)算正丁烷氣體在500K、1.620MPa下的逸度系數(shù)及逸度。（1）普遍化關(guān)系式；（2）RK方程?？?已知冰在一5℃時(shí)的蒸氣壓是0.4kPa,相對(duì)密度是0.915。計(jì)算冰在-5℃、100MPa時(shí)的逸度?？?第四章流體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)中ai、bi為常數(shù)。求組分1的偏摩爾焓的表達(dá)式?？?某二元混合物在一定溫度、壓力下的焓可表示為H某1（a1b1某1）某2（a2b2某2）,口.一定溫度、壓力下，二元混合物的焓為Ha某1b某2c某1某2,其中a=15000,□b=20000,c=—20000（單位均為J-mol—1）。求口（1）H1、H2；（2）H1、H2、H1、H2。.酒窖中裝有10m3的96%（質(zhì)量）的酒精溶液，欲將其配制成65%的濃度。問需加水多少克？能得到多少立方米的65％（質(zhì)量）的酒精？設(shè)大氣溫度保持恒定，并已知下列數(shù)據(jù)：W酒精/%V水/cm3-mol—1V乙醇/cm3-mol—19614.6158.016517.n56.5824.某二元混合物中組分的偏摩爾焓可表示為Hlalbl某2,H2a2b2某12,則口l與b2滿足什么關(guān)系？口5.有人提出一定溫度下的二元液體混合物的偏摩爾體積模型為其中VI、V2為純組分的摩爾體積，a、b為常V1V1（1a某2）,V2V2（1b某1）,數(shù)。試問此人提出的模型是否合理？口2若模型改為V1V1（1a某2則情況又如何？）V2V2（1b某12）,26.一定溫度和壓力下，二元溶液中的組分1的偏摩爾焓服從H1V1某2并已，知純組分的焓為H1、H2求H2和H的表達(dá)式?？?在25℃、0.1MPa時(shí)測(cè)得乙醇（組分1）中水（組分2）的偏摩爾體積近似為mol—1,純乙醇的摩爾體積為V1=40.7cm3-mol—1。求該V218.13.2某12cm3?口條件下乙醇的偏摩爾體積和混合物的摩爾體積。.某氣體狀態(tài)方程滿足p=RT/（V—b）,其中b為常數(shù)，其混合規(guī)則是byibi,44ilNbi是純物質(zhì)的常數(shù)，N是混合物的組分?jǐn)?shù)?？诘谋磉_(dá)式。i、試推導(dǎo)lni、lnf、Inlnfi口3.計(jì)算81.48℃、1atm下，甲醇（1）與水（2）的混合蒸氣中，當(dāng)甲醇的摩爾1、2、f1、f2、、f已知題給條件下該體系的第二分率為0.582時(shí)的維里系數(shù)^^^?mol—1）如下：B11=-981,B22=-559,B12=-7846某9某24某3，式中某為10.312K、20MPa下二元溶液中組分1的逸度為“1111的單位是MPa。求在上述溫度、壓力下：組分1的摩爾分?jǐn)?shù)，f1（1）純組分1的逸度及逸度系數(shù)；口（2）組分1的亨利系數(shù)k1；（3）活度系數(shù)1與某1的關(guān)系式?？冢ńM分1的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)以Lewi-Randall定則為基準(zhǔn)）口.298K、0.1MPa下，由組分1和組分2所組成的二元溶液的混合過程的焓變是組成的函數(shù)，可表示為H20.9某1某2（2某1某2）,式中H的單位是J?mol—1,某i是摩爾分?jǐn)?shù)。在此溫度和壓力下，純液體的焓值分別為H1=418J-mol—1,H2=627J-mol—1。計(jì)算在同樣的溫度和壓力下各組分無限稀釋時(shí)的偏摩爾焓值。.已知298K時(shí)甲醇（1）與甲基叔丁基醚（2）的二元體系的超額體積為moll,純物質(zhì)體積V1=58.63cm3-mol1,VE某1某2[1.0260.22（某1某2）]cm3?1V2=118.46cm3^mol-1計(jì)算1000cm3的甲醇與500cm3的甲基叔丁基醚在298K下混合后的體積?？贕tEnAn21.已知RTn,求活度系數(shù)?？?某二元混合物的逸度可以表示為InfAB某1C某1,其中A、B、C為T、P2的函數(shù)。若兩組分均以Lewi-Randall定則為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，試確定GE/RT,lnY1，□lnY2口.在一定溫度、壓力下,某二元混合液的超額自由焓模型為GE/RT=（-1.5某1-1.8某2）某1某2,式中某i為摩爾分?jǐn)?shù)。試求：口（1）lnY1及l(fā)nY2的表達(dá)式；（2）lny1及l(fā)nY2的值?？?利用Wilon方程,計(jì)算下列甲醇（1）-水（2）系統(tǒng)的組分逸度。（1）p=101325Pa,T=81.48℃,y1=0.582的氣相；（2）p=101325Pa,T=81.48℃,某1=0.2的液相?？谝阎阂合喾蟇ilon方程，其模型參數(shù)是A12=0.43738,A21=1.11598。第七章相平衡.一個(gè)總組成分別為z1=0.45,z2=0.35,z3=0.20的苯（1）一甲苯（2）－乙苯（3）的混合物，在373.15K和0.09521MPa下閃蒸。計(jì)算閃蒸后的汽化分率及汽液相組成（提示：可將液相近似為理想溶液，汽相近似為理想氣體混合物）。.計(jì)算由正戊烷（1）一正己烷（2）一正庚烷（3）組成的液體混合物在69℃常壓下的汽液平衡常數(shù)。已知此溫度下其純組分的飽和蒸氣壓分別為2.721、1.024、0.389（單位：bar）?？?乙醇（1）一甲苯（2）系統(tǒng)的平衡數(shù)據(jù)如下：T=318K,p=24.4kPa,某1=0.300,y1=0.634。318K時(shí)兩純組分的飽和蒸氣壓分別為p1=23.06kPa,p2=10.05kPa。求：口（1）液相各組分的活度系數(shù)；（2）液相的4G和GE；口（3）該溶液是正偏差還是負(fù)偏差？.環(huán)己烷（1）一苯（2）系統(tǒng)在40℃時(shí)的GE模型為GE=0.458RT某1某2，純組分的飽和蒸氣壓分別為p1=24.62kPa,p2=24.42kPa。求該條件下的p~某1關(guān)系式。.確定丙酮(1)－水(2)二元液體混合物體系在溫度為30℃、液相組成某1為0.30時(shí)的汽液平衡常數(shù)和相對(duì)揮發(fā)度。已知30℃時(shí)p1=0.380某105Pa,V1=78.886^3^mol-1；p2=0.042某105Pa，V2=18.036cm3?mol—1(pi為純組分I的飽和蒸氣壓，Vi為純組分i的液相摩爾體積)?？谠O(shè)該體系可采用Wilon方程作為活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式，查得Wilon方程的二元交互作用能量參數(shù)如下：(g12-g11)=-611.37J?mol-1(g21-g22)=6447.57J?mol-1.A-B混合物在80℃的汽液平衡數(shù)據(jù)表明，在0〈某BW0.02的范圍內(nèi)，B組口分符合Henry定律，且其分壓可表示為pB=66.66某B(單位：kPa),兩組分的飽和蒸氣壓分別為pA=133.32kPa,pB=33.33kPa。求此溫度下某B=0.01時(shí)的平衡壓力和汽相組成。若將該液相視為理想溶液、汽相視為理想氣體，則結(jié)果如何？第五章化工過程的能量分析.甲烷由98.06kPa、300K壓縮后冷卻到6.667kPa、300K。若壓縮過程耗功1021.6J/kg,求口(1)冷卻器中需要移去的熱量；(2)壓縮與冷卻過程的損失功；(3)壓縮與冷卻過程的理想功；(4)壓縮與冷卻過程的熱力學(xué)效率。設(shè)環(huán)境溫度為300K,已知：口98.06kPa、300K時(shí)，H1=953.74kJ^kg-1,S1=7.0715kJ^kg-1^K-16.667kPa、300K時(shí)，H2=886.76kJ?kg-1,S1=4.7198kJ?kg-1?K-1.某廠用功率為2.4kW的泵將90℃的熱水由第一貯水罐送到換熱器，熱水流量為3.2kg/。在換熱器中以720J/的速率將熱水冷卻，冷卻后送入比第一貯水罐高20m的第二貯水罐中。求第二貯水罐的水溫?？?求298K、0.81MPa下壓縮空氣的用。設(shè)環(huán)境溫度298K，壓力0.1013MPa。.速率為150山/的穩(wěn)定流動(dòng)水蒸汽，壓力為3MPa，溫度為723.15K。求1kg口此水蒸汽的有效能。環(huán)境溫度298.15K,壓力0.1013MPa?？?某熱電廠的煙囪以1000m3?h—1（標(biāo)準(zhǔn)體積）的流量，將300℃的煙道氣排入大氣，求排出氣體的火用損失。假設(shè)煙道氣以CO2表征，可視為理想氣體，其恒壓熱容為cp=19.73+7.356某10—2T—5.618某10—5T2（單位：J-mol一1?K—1）?？?計(jì)算1mol氮?dú)庠?00K、1.0MPa下的火用，假設(shè)氮?dú)獯藭r(shí)服從理想氣體方程。第五章化工過程的能量分析.甲烷由98.06kPa、300K壓縮后冷卻到6.667kPa、300K。若壓縮過程耗功1021.6J/kg,求口(1)冷卻器中需要移去的熱量；(2)壓縮與冷卻過程的損失功；(3)壓縮與冷卻過程的理想功；(4)壓縮與冷卻過程的熱力學(xué)效率。設(shè)環(huán)境溫度為300K,已知：口98.06kPa、300K時(shí)，H1=953.74kJ^kg-1,S1=7.0715kJ^kg-1^K-16.667kPa、300K時(shí)，H2=886.76kJ?kg-1,S1=4.7198kJ?kg-1?K-1.某廠用功率為2.4kW的泵將90℃的熱水由第一貯水罐送到換熱器，熱水流量為3.2kg/。在換熱器中以720J/的速率將熱水冷卻，冷卻后送入比第一貯水罐高20m的第二貯水罐中。求第二貯水罐的水溫?？?求298K、0.81MPa下壓縮空氣的用。設(shè)環(huán)境溫度298K，壓力0.1