化工热力学_冯新_答案.doc

第二章习题解答 一、问答题： 2-1【参考答案】：流体-V-T关系是化工的是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T，P，V等）计算不可测的热力学性质（H，S，G，等）。只要有了-V-T关系，解决 2-2【参考答案】：1）超临界流体区TTc、ppc临界的数学特征饱和液相线饱和汽相线过冷液体区过热蒸气区汽液共存区气体Tc条件下才能被液化。 2-4【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T、p有关，而且与每个气体的临界特性有关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子，和。 2-5【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。ω的定义为： ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 2-6 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a，b ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）以两项virial方程表示的普遍化第二virial系数关系式(普遍化virial系数法) 2-7【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的和下，具有相同值的所有流体具有相同的压缩因子Z，因此它们偏离理想气体的程度相同，即。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度、对比压力下，不同气体的对比摩尔体积（或压缩因子z）是近似相等的，即。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8【参考答案】： 由于范德华方程（vdW方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW方程的立方型状态方程（最小是饱和液体摩尔体积最是饱和体摩尔体积）p-V-T关系液体体积Rackett方程，它与立方型状态方程。 只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数如ω，并将其代入纯物质的状态方程中，就可以计算混合物的性质了计算混合物虚拟特征参数的混合规则是计算混合物性质中最关键的一步Dalton 分压定律和Amagat 分体积定律。但对于真实气体，由于气体纯组分的非理想性及混合引起的非理想性，使得分压定律和分体积定律无法准确地描述真实气体混合物p –V -T 关系。为了计算真实气体混合物p –V -T 关系，我们就需要引入混合规则的概念。 混合规则有虚拟临界参数法和Kay 规则、立方型状态方程的混合规则、气体混合物的第二维里系数。 2-10【参考答案】：状态方程主要有立方型状态方程（vdW，RK，SRK，PR）；多参数状态方程（virial方程）；普遍化状态方程（普遍化压缩因子法、普遍化第二virial系数法）、液相的Rackett方程。 在使用时： （1）若计算液体体积，则直接使用修正的Rackett方程(2-50)~(2-53)，既简单精度又高，不需要用立方型状态方程来计算； （2）若计算气体体积，SRK，PR是大多数流体的首选，无论压力、温度、极性如何，它们能基本满足计算简单、精度较高的要求，因此在工业上已广泛使用。对于个别流体或精度要求特别高的，则需要使用对应的专用状态方程或多参数状态方程。 精度从高到低的排序是：多参数状态方程立方型状态方程两项截断virial方程理想气体状态方程。立方型状态方程中：PRSRKRKvdW 二、计算题：（说明：凡是题目中没有特别注明使用什么状态方程的，你可以选择你认为最适宜的方程，并给出理由） 2-11. 2-12. 2-13. 解：（1）用理想气体方程 误差： （2）用R-K方程 乙醇：， 误差： （3）用三参数普遍化关联 （用维里方程关联，） ， ， 查图2-12~2-13：， 误差： 1）甲烷的临界参数为 ： Tc = 190.6 , Pc = 4.6 MPa a = 0.42748=0.42748= 3.2217 b = 0.08664 = 0.08664=2.985 V = =1.610 /mol 又 T = 40 = = 1.401 = 138.3 atm p安 = 100 atm 故 储气罐会发生爆炸。 2） P = 100 atm = 1.013pa 由RK 方程用Excell 单变量求解得 T =261.25 K, 即温度不超过 -11.9。 3）P = 100 atm = 1.013a T =