化工热力学(第三版~)陈钟秀课后习题-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 2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer普遍化关系式计算510K、2.5MPa正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm3/mol。 解：查附录二得正丁烷的临界参数：Tc=425.2K Pc=3.800MPa Vc=99 cm3/mol ω=0.193 （1）理想气体方程 V=RT/P=8.314×510/2.5×106=1.696×10-3m3/mol 误差： （2）Pitzer普遍化关系式 对比参数： —普维法 ∴ =-0.2326+0.193×0.05874=-0.2213 =1-0.2213×0.6579/1.199=0.8786 ∴ PV=ZRT→V= ZRT/P=0.8786×8.314×510/2.5×106=1.49×10-3 m3/mol 误差： 2-3.生产半水煤气时，煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下，76%（摩尔分数）的碳生成二氧化碳，其余的生成一氧化碳。试计算：（1）含碳量为81.38%的100kg的焦炭能生成1.1013MPa、303K的吹风气若干立方米？（2）所得吹风气的组成和各气体分压。 解：查附录二得混合气中各组分的临界参数： 一氧化碳(1)：Tc=132.9K Pc=3.496MPa Vc=93.1 cm3/mol ω=0.049 Zc=0.295 二氧化碳(2)：Tc=304.2K Pc=7.376MPa Vc=94.0 cm3/mol ω=0.225 Zc=0.274 又y1=0.24，y2=0.76 ∴(1)由Kay规则计算得： —普维法 利用真实气体混合物的第二维里系数法进行计算 又 ∴ ∴ ∴→V=0.02486m3/mol ∴V总=n V=100×103×81.38%/12×0.02486=168.58m3 (2) 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） 2-6.试计算含有30%（摩尔分数）氮气（1）和70%（摩尔分数）正丁烷（2）气体混合物7g,在188℃、6.888MPa条件下的体积。已知B11=14cm3/mol，B22=-265cm3/mol，B12=-9.5cm3/mol。 解： →V(摩尔体积)=4.24×10-4m3/mol 假设气体混合物总的摩尔数为n，则 0.3n×28+0.7n×58=7→n=0.1429mol ∴V= n×V(摩尔