热力学作业题答案..docVIP

第二章 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 ω=0.008 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa R-K方程 ∴ =19.04MPa 普遍化关系式 ＜2 ∴利用普压法计算， ∵ ∴ 迭代：令Z0=1→Pr0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z0=0.8938 Z1=0.4623 =0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=PcPr=4.6×4.687=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=19.22MPa 2-4.将压力为2.03MPa、温度为477K条件下的2.83m3NH3压缩到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 ω=0.250 求取气体的摩尔体积 对于状态Ⅰ：P=2.03 MPa、T=447K、V=2.83 m3 —普维法 ∴ →V=1.885×10-3m3/mol ∴n=2.83m3/1.885×10-3m3/mol=1501mol 对于状态Ⅱ：摩尔体积V=0.142 m3/1501mol=9.458×10-5m3/mol T=448.6K Vander Waals方程 Redlich-Kwang方程 Peng-Robinson方程 ∵ ∴ ∴ 普遍化关系式 ∵ ＜2 适用普压法，迭代进行计算，方法同1-1（3） 2-7：答案： 3cm 第三章 3-3. 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0.1013 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/(mol·K)。 答案：8272KJ/Kmol, 14703 KJ/Kmol, 181.4 J/Kmol/K 22.13 KJ/Kmol/K, 30.45 J/Kmol/K, -125507 KJ/Kmol 3-8. 试估算纯苯由0.1013 MPa、80℃的饱和液体变为1.013 MPa、180℃的饱和蒸汽时该过程的、和。已知纯苯在正常沸点时的汽化潜热为3.733 J/mol；饱和液体在正常沸点下的体积为95.7 cm3/mol；定压摩尔热容；第二维里系数。 解：1.查苯的物性参数：Tc=562.1K、Pc=4.894MPa、ω=0.271 2.求ΔV 由两项维里方程 3.计算每一过程焓变和熵变 （1）饱和液体（恒T、P汽化）→饱和蒸汽 ΔHV=30733KJ/Kmol ΔSV=ΔHV/T=30733/353=87.1 KJ/Kmol·K （2）饱和蒸汽（353K、0.1013MPa）→理想气体 ∵ 点（Tr、Pr）落在图2-8图曲线左上方，所以，用普遍化维里系数法进行计算。 由式（3-61）、（3-62）计算 ∴ ∴ （3）理想气体（353K、0.1013MPa）→理想气体（453K、1.013MPa） （4）理想气体（453K、1.013MPa）→真实气体（453K、1.013MPa） 点（Tr、Pr）落在图2-8图曲线左上方，所以，用普遍化维里系数法进行计算。 由式（3-