化工热力学课后习题答案

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第1章绪言

一、是否题

1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。和,如一体积等于2V的绝热刚性容器,被一理想的隔板一分为二,左侧状态是T,P的理想气体,右侧是T温度的真空。当隔板抽去后,由于Q=W=0,,,,故体系将在T,2V,0.5P状态下

达到平衡,,,)

2. 封闭体系的体积为一常数。(错)

3. 封闭体系中有两个相。在尚未达到平衡时,两个相都是均相敞开体系;达到平衡时,则

两个相都等价于均相封闭体系。(对)

4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对)

5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。)

6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质,但是状态方程P=P(T,V)的自变量中只有一个强度性质,所以,这与相律有矛盾。(错。V也是强度性质)

7. 封闭体系的1mol气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积相等,初态和终

态的温度分别为T1和T2,则该过程的;同样,对于初、终态压力相等的过程有

。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。)

8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是(其中),而一位学生认

为这是状态函数间的关系,与途径无关,所以不需要可逆的条件。(错。)

9. 自变量与独立变量是一致的,从属变量与函数是一致的。(错。有时可能不一致)

10. 自变量与独立变量是不可能相同的。(错。有时可以一致)

三、填空题

1. 状态函数的特点是:状态函数的变化与途径无关,仅决定于初、终态。

2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。

3. 封闭体系中,温度是T的1mol理想气体从(P ,V )等温可逆地膨胀到(P ,V ),则所做的功为

i i f f

(以V表示)或(以P表示)。

4. 封闭体系中的1mol理想气体(已知),按下列途径由T1、P

1和V

1

可逆地变化至P ,则

2

mol ,温度为

A 等容过程的 W = 0 ,Q = ,U = ,H =

B 等温过程的 W =,Q =,U = 0 ,H = 0 。

C 绝热过程的 W =,Q = 0 ,U =,H =

5. 在常压下1000cm 3液体水膨胀1cm 3,所作之功为 0.101325J ;若使水的表面增大1cm 2

,我们所要作的功 是J (水的表张力是72e rg cm -2

)。

6. 1MPa=106

Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。

7. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3

8. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 -1 1。

四、计算题

K -1 =83.14bar cm 3

-1 mol

-1 -1 K =8.314 J mol

K -1 =1.980cal mol -1

K -

1. 解:(a ) (b)

2.解:以1克水为基准,即

由于是等压条件下的绝热过程,即

,或

3.

解:

4.解:理想气体的绝热可逆过程,

5. 一个0.057m 3

气瓶中贮有的1MPa 和294K 的高压气体通过一半开的阀门放入一个压力恒定为0.115MPa 的气

柜中,当气瓶中的压力降至0.5MPa 时,计算下列两种条件下从气瓶中流入气柜中的气体量。(假设气 体为理想气体)

(a)气体流得足够慢以至于可视为恒温过程;

(b)气体流动很快以至于可忽视热量损失(假设过程可逆,绝热指数)。 解:(a )等温过程

(b)绝热可逆过程,终态的温度要发生变化

K

mol

mol

五、图示题

1. 下图的曲线T a和T b是表示封闭体系的1mol理想气体的两条等温线,56和23是两等压线,而64和31是两

等容线,证明对于两个循环1231和4564中的W是相同的,而且Q也是相同的。

解:1-2-3-1循环,

4-5-6-4循环,

所以

第2章P-V-T关系和状态方程

一、是否题

1. 纯物质由蒸汽变成固体,必须经过液相。(错。如可以直接变成固体。)

2. 纯物质由蒸汽变成液体,必须经过冷凝的相变化过程。(错。可以通过超临界流体区。)

3. 当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。(错。若温度也大于临界温度时,则是超临界流

体。)

4. 由于分子间相互作用力的存在,实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积,所

以,理想气体的压缩因子Z=1,实际气体的压缩因子Z<1。(错。如温度大于Boyle温度时,Z>1。)5. 理想气体的虽然与P无关,但与V有关。(对。因

。)

6. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大,饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。

(对。则纯物质的P-V相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。)

7. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。(错。纯物质的三相平衡时,体系自由度是

零,体系的状态已经确定。)

8. 在同一温度下,纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热力学能相等。(错。它们相差一个汽化热力学能,

当在临界状态时,两者相等,但此时已是汽液不分)

9. 在同一温度下,纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。(对。这是纯物质的汽液平衡准

则。)

10. 若一个状态方程能给出纯流体正确的临界压缩因子,那么它就是一个优秀的状态方程。(错。)

11. 纯物质的平衡汽化过程,摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。(错。只有吉氏函

数的变化是零。)

12. 气体混合物的virial系数,如B,C…,是温度和组成的函数。(对。)

13. 三参数的对应态原理较两参数优秀,因为前者适合于任何流体。(错。三对数对应态原理不能适用于

任何流体,一般能用于正常流体normal fluid)

14. 在压力趋于零的极限条件下,所有的流体将成为简单流体。(错。简单流体系指一类非极性的球形

流,如Ar等,与所处的状态无关。)

二、选择题

1. 指定温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体的状态为(C。参考P-V图上的亚临

界等温线。)

A. 饱和蒸汽

B. 超临界流体

C. 过热蒸汽

2. T温度下的过冷纯液体的压力P(A。参考P-V图上的亚临界等温线。)

A. >

B. <

C. =

3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P(B。参考P-V图上的亚临界等温线。)

A. >

B. <

C. =

4. 纯物质的第二virial系数B(A。virial系数表示了分子间的相互作用,仅是温度的函数。)

A 仅是T的函数

B 是T和P的函数

C 是T和V的函数

D 是任何两强度性质的函数

5. 能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程,必须至少用到(A。要表示出等温线在临

界点的拐点特征,要求关于V的立方型方程)

A. 第三virial 系数

B. 第二virial 系数

C. 无穷项

D. 只需要理想气体方程

6. 当时,纯气体的的值为(D 。因

A. 0

B. 很高的T 时为0

C. 与第三virial 系数有关

D. 在Boyle 温度时为零

三、填空题

1. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均为零,数学上可以表示为和

2. 表达纯物质的汽平衡的准则有

(吉氏函数)、

(Claperyon 方程)、(Maxwell 等面积规则)。它们能(能/不能)推广到 其它类型的相平衡。 3. Lydersen 、Pitzer 、Lee-Kesler 和Teja 的三参数对应态原理的三个参数分别为、、 和。

4. 对于纯物质,一定温度下的泡点压力与露点压力相同的(相同/不同);一定温度下的泡点与露点,在

P -T 图上是重叠的(重叠/分开),而在P-V 图上是分开的(重叠/分开),泡点的轨迹称为饱和液相线, 露点的轨迹称为饱和汽相线,饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平 衡时,压力称为蒸汽压,温度称为沸点。

5. 对三元混合物,展开第二virial 系数

,其中,

涉及了下标相同的virial 系数有 ,它们表示两个相同分子间的相互作用;下标不同的virial 系数有,它们表示两

个不同分子间的相互作用。

6. 对于三混合物,展开PR 方程常数a 的表达式,=

,其中,下标相同的 相互作用参数有,其值应为1;下标不同的相互作用参数有

到,在没有实验数据时,近似作零处理。

,通常它们值是如何得到?从实验数据拟合得

,且

7. 简述对应态原理在对比状态下,物质的对比性质表现出较简单的关系。

8. 偏心因子的定义是,其含义是。

9. 正丁烷的偏心因子=0.193,临界压力P =3.797MPa 则在T =0.7时的蒸汽压为

c r

MPa 。

10. 纯物质的第二virial 系数B 与vdW 方程常数a ,b 之间的关系为

四、计算题

1. 根据式2-26和式2-27计算氧气的Boyle 温度(实验值是150°C )。 解:由2-26和式2-27得

查附录A-1得氧气的Tc=154.58K 和=0.019,并化简得

并得到导数

迭代式

,采用

为初值,

2. 在常压和0℃下,冰的熔化热是334.4Jg -1,水和冰的质量体积分别是1.000和1.091cm 3 g -1

0℃时水

的饱和蒸汽压和汽化潜热分别为610.62Pa 和2508Jg -1,请由此估计水的三相点数据。 解:在温度范围不大的区域内,汽化曲线和熔化曲线均可以作为直线处理。 对于熔化曲线,已知曲线上的一点是273.15K ,101325Pa ;并能计算其斜率是

PaK

-1

熔化曲线方程是 对于汽化曲线,也已知曲线上的一点是273.15K ,610.62Pa ;

也能计算其斜率是

PaK

-1

汽化曲线方程是

化工热力学详细答案

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化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ,4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积,(1)用理想气体方程;(2)用R-K 方程;(3)用普遍化关系式 解 (1)用理想气体方程(2-4) V = RT P =68.314673 4.05310 ??=1.381×10-3m 3·mol -1 (2)用R-K 方程(2-6) 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc =190.6K ,Pc =4.600Mpa ,ω=0.008 将Tc ,Pc 值代入式(2-7a )式(2-7b ) 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.5 6 0.42748(8.314)(190.6)4.610???=3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.6 4.610 ???=2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式(2-6) 4.053×106= 5 8.314673 2.98710 V -?-?-0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V =1.390×10-3 m 3·mol -1 (注:用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) (3)用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方,故采用普遍化第二维里系数法。 由式(2-44a )、式(2-44b )求出B 0和B 1 B 0=0.083-0.422/Tr 1.6=0.083-0.422/(3.53)1.6=0.0269 B 1=0.139-0.172/Tr 4.2=0.139-0.172/(3.53)4.2=0.138 代入式(2-43) 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式(2-42)得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V =1.390×10-3 m 3·mol -1 2.2试分别用(1)Van der Waals,(2)R-K ,(3)S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为 550.1cm 3·mol - 1所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解: 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为

化工热力学答案课后总习题答案详解

化工热力学答案_课后总习题答案详解 第二章习题解答 一、问答题: 2-1为什么要研究流体的pVT 关系? 【参考答案】:流体p-V-T 关系是化工热力学的基石,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p-V-T 关系加上理想气体的id p C ,可以解决化工热力学的大多数问题。 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域,以及该区域的特征;同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。 【参考答案】:1)超临界流体区的特征是:T >T c 、p >p c 。 2)临界点C 的数学特征: 3)饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线; 4)饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点(或露点)那个点的连线。 5)过冷液体区的特征:给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。 6)过热蒸气区的特征:给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。 7)汽液共存区:在此区域温度压力保持不变,只有体积在变化。 2-3 要满足什么条件,气体才能液化? 【参考答案】:气体只有在低于T c 条件下才能被液化。 2-4 不同气体在相同温度压力下,偏离理想气体的程度是否相同?你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素? 【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 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?

关,即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ,r P 和ω。 2-5 偏心因子的概念是什么?为什么要提出这个概念?它可以直接测量吗? 【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。其物理意义为:一般流体与球形非极性简单流体(氩,氪、氙)在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。 偏心因子不可以直接测量。偏心因子ω的定义为:000.1)p lg(7.0T s r r --==ω , 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 什么是状态方程的普遍化方法?普遍化方法有哪些类型? 【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简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 【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 r T 和r p 下,具有相同ω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),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为:在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下,不同气体的对比摩尔体积r V (或压缩因子z ) 是近似相等的,即(,) r r Z T P =。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总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 【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能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来(最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积),但事实上计算的纯气体性质误差较小,而纯液体的误差较大。因此,液体的p-V-T 关系往往采用专门计算液体体积的公式计算,如修正Rackett 方程,它与立方型状态方程相比,既简单精度又高。 2-9如何理解混合规则?为什么要提出这个概念?有哪些类型的混合规则? 【参考答案】:对于混合气体,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Tr ,

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

化工热力学课后答案 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。(错) 2. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时,βα,两个相都是均相敞开体系; 达到平衡时,则βα,两个相都等价于均相封闭体系。(对) 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对) 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。) 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积 相等,初态和终态的温度分别为T 1和T 2,则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?;同样,对于初、 终态压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径 无关。) 二、填空题 1. 状态函数的特点是:状态函数的变化与途径无关,仅决定于初、终态 。 2. 封闭体系中,温度是T 的1mol 理想气体从(P i ,V i )等温可逆地膨胀到(P f ,V f ),则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C ),按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2,则

A 等容过程的 W = 0 ,Q =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--, 错误!未找到引用源。U =( )11 2 1T P P R C ig P ???? ? ?--,错误!未找到引用源。H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -,Q =2 1ln P P RT ,错误!未找到引用源。U = 0 ,错误!未找到引用源。H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ?-???? ??--11 2 11ig P C R ig P P P R V P R C ,Q = 0 ,错误!未找到引用源。U =( ) ???? ????? ? -??? ? ??-11 2 11ig P C R ig P P P R V P R C ,错误!未找到引用源。H =112 1T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。 4. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 四、计算题 1. 某一服从P (V-b )=RT 状态方程(b 是正常数)的气体,在从1000b 等温可逆膨胀 至2000b ,所做的功应是理想气体经过相同过程所做功的多少倍? 解:000722.12ln 9991999ln ln ln 1 212=??? ??=----=V V RT b V b V RT W W ig rev EOS rev 2. 对于ig P C 为常数的理想气体经过一绝热可逆过程,状态变化符合下列方程 γ γ) 1(1212-?? ? ???=P P T T ,其中ig V ig P C C = γ,试问,对于2cT bT a C ig P ++=的理想气体,上述关系 式又是如何? 以上a 、b 、c 为常数。

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【最新整理,下载后即可编辑】 化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ,4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积,(1)用理想气体方程;(2)用R-K 方程;(3)用普遍化关系式 解 (1)用理想气体方程(2-4) V = RT P = 6 8.314673 4.05310 ??=1.381×10-3m 3·mol -1 (2)用R-K 方程(2-6) 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc =190.6K ,Pc =4.600Mpa ,ω=0.008 将Tc ,Pc 值代入式(2-7a )式(2-7b ) 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???=3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p ==6 0.08678.314190.64.610 ???=2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式(2-6) 4.053×106= 5 8.314673 2.98710V -?-?- 0.553.224 (673)( 2.98710) V V -+? 迭代解得 V =1.390×10-3 m 3·mol -1 (注:用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) (3)用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 6 6 4.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方,故采用普遍化第二维里系数法。 由式(2-44a )、式(2-44b )求出B 0和B 1 B 0=0.083-0.422/Tr 1.6=0.083-0.422/(3.53)1.6=0.0269 B 1=0.139-0.172/Tr 4.2=0.139-0.172/(3.53)4.2=0.138 代入式(2-43) 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式(2-42)得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V =1.390×10-3 m 3·mol -1

《化工热力学》详细课后习题答案陈新志

2 习题 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。( 错。 和 ,如一 体积等于2V 的绝热刚性容器,被一理想的隔板一分为二,左侧状态是T ,P 的理想气体,右侧是T 温度 的真空。当隔板抽去后,由于Q =W =0, , ,,故体系将在T ,2V ,0.5P 状态下 达到平衡, , , ) 2. 封闭体系的体积为一常数。(错) 3. 封闭体系中有两个相 。在尚未达到平衡时,两个相都是均相敞开体系;达到平衡时,则 两个相都等价于均相封闭体系。(对) 4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对) 5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。) 6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质,但是状态方程 P=P (T ,V )的自变量中只有一个强度 性质,所以,这与相律有矛盾。(错。V 也是强度性质) 7. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积相等,初态和终 态的温度分别为T 1和T 2,则该过程的 ;同样,对于初、终态压力相等的过程有 。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。) 8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是(其中 ),而一位学生认 为这是状态函数间的关系,与途径无关,所以不需要可逆的条件。(错。) 9. 自变量与独立变量是一致的,从属变量与函数是一致的。(错。有时可能不一致) 10. 自变量与独立变量是不可能相同的。(错。有时可以一致) 三、填空题 1. 状态函数的特点是:状态函数的变化与途径无关,仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 封闭体系中,温度是T 的1mol 理想气体从(P ,V )等温可逆地膨胀到(P ,V ),则所做的功为 i i f f (以V 表示)或 (以P 表示)。 4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知 ),按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P ,则

化工热力学习题集(附答案)

模拟题一 1. T 温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体的状态为( c ) A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P ( a ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P ( b ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B ( a ) A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程,必须至少用到( a ) A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是( a ) A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根,则最大的根表示( ) A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式( ) A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。

化工热力学复习题(附答案)

化工热力学复习题 一、选择题 1. T 温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体的状态为( C ) A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( B ) A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( C ) " A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。 (D )强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (A )逸度可称为“校正压力” 。 (B )逸度可称为“有效压力” 。 (C )逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 (D )逸度可代替压力,使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 (E )逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 7. 二元溶液,T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 ` c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 9.关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) (A )活度是相对逸度,校正浓度,有效浓度;(B) 理想溶液活度等于其浓度。 (C )活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。(D )任何纯物质的活度均为1。 (E )r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10.等温等压下,在A 和B 组成的均相体系中,若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加,则B 的偏摩尔体积将(B ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 " 11.下列各式中,化学位的定义式是 ( A ) 12.混合物中组分i 的逸度的完整定义式是( A )。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ; D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ

化工热力学作业答案

一、试计算一个125cm 3的刚性容器,在50℃和18.745MPa 的条件下能贮存甲烷多少克(实验值是17克)?分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和PR 方程的结果。 解:查出T c =190.58K,P c =4.604MPa,ω=0.011 (1) 利用理想气体状态方程nRT PV = g m RT PV n 14872.0=?== (2) 三参数对应态原理 查表得 Z 0=0.8846 Z 1=0.2562 (3) PR 方程利用软件计算得g m n mol cm V 3.1602.1/7268.1223=?=?= 二、用virial 方程估算0.5MPa ,373.15K 时的等摩尔甲烷(1)-乙烷(2)-戊烷(3)混合物的摩尔体积(实验值5975cm 3mol -1)。已知373.15K 时的virial 系数如下(单位:cm 3 mol -1), 399,122,75,621,241,20231312332211-=-=-=-=-=-=B B B B B B 。 解:混合物的virial 系数是 44 .2309 399 212227526212412022231 132332122132 3222121313 1 -=?-?-?----= +++++==∑∑==B y y B y y B y y B y B y B y B y y B ij i j j i 298.597444.2305.0/15.373314.8/=-?=+=B P RT V cm 3 mol -1 三、(1) 在一定的温度和常压下,二元溶液中的组分1的偏摩尔焓如服从下式2 211 x H H α+=,并已知纯组分的焓是H 1,H 2,试求出H 2和H 表达式。 解: ()112221 2 2121121222dx x dx x x x dx dx H d x x H d x x H d αα-=-=???? ??-=- =得 2122x H H α+= 同样有2211 x H H α+= 所以 212211x x x H x H H x H i i α++==∑ ()()1,,o r r r r Z Z P T Z P T ω=+323.1518.745 1.696 4.071190.58 4.604r r T P = ===0.88640.0110.25620.8892Z =+?=30.88928.314323.15127.4/18.745 ZRT V cm mol P ??= ==1250.9812127.4t V n mol V ===15.7m g =

化工热力学习题集(附标准答案)

化工热力学习题集(附标准答案)

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模拟题一 一.单项选择题(每题1分,共20分) 本大题解答(用A 或B 或C 或D )请填入下表: 1. T 温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体的状态为(C ) A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P ( A ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P ( B ) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程,必须至少用到( ) A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是( A ) A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根,则最大的根表示( B ) A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式( A ) A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ,y 的连续函数,,根据欧拉连锁式,有( B ) A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ????????? =- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ,理想性质M *,下列公式正确的是( C ) A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B ) (A )纯物质无偏摩尔量 。 (B )任何偏摩尔性质都是T ,P 的函数。 (C )偏摩尔性质是强度性质。(D )强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) (A )逸度可称为“校正压力” 。 (B )逸度可称为“有效压力” 。 (C )逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 (D )逸度可代替压力,使真实气体 的状态方程变为fv=nRT 。 (E )逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案

化工热力学第一章 习题解答

第一章习题解答 一、问答题: 1-1化工热力学与哪些学科相邻?化工热力学与物理化学中的化学热力学有哪些异同点? 【参考答案】:高等数学、物理化学是化工热力学的基础,而化工热力学又是《化工原理》、《化工设计》、《反应工程》、《化工分离过程》等课程的基础和指导。化工热力学是以化学热力学和工程热力学为基础。化工热力学与化学热力学的共同点为:两者都是利用热力学第一、第二定律解决问题;区别在于:化学热力学的处理对象是理想气体、理想溶液、封闭体系;而化工热力学面对的是实际气体、实际溶液、流动体系,因此化工热力学要比化学热力学要复杂得多。 1-2化工热力学在化学工程与工艺专业知识构成中居于什么位置? 【参考答案】:化工热力学与其它化学工程分支学科间的关系如下图所示,可以看出,化工热力学在化学工程中有极其重要的作用。 1-3化工热力学有些什么实际应用?请举例说明。 【参考答案】: ①确定化学反应发生的可能性及其方向,确定反应平衡条件和平衡时体系的状态。(可行性分析)

②描述能量转换的规律,确定某种能量向目标能量转换的最大效率。(能量有效利用) ③描述物态变化的规律和状态性质。 ④确定相变发生的可能性及其方向,确定相平衡条件和相平衡时体系的状态。 ⑤通过模拟计算,得到最优操作条件,代替耗费巨大的中间试验。 化工热力学最直接的应用就是精馏塔的设计:1)汽液平衡线是确定精馏塔理论板数的依据,可以说没有化工热力学的汽液平衡数据就没有精馏塔的设计;2)精馏塔再沸器提供的热量离不开化工热力学的焓的数据。由此可见,化工热力学在既涉及到相平衡问题又涉及到能量有效利用的分离过程中有着举足轻重的作用。 1-4化工热力学能为目前全世界提倡的“节能减排”做些什么? 【参考答案】:化工热力学是化学工程的一个重要分支,它的最根本任务就是利用热力学第一、第二定律给出物质和能量的最大利用极限,有效地降低生产能耗,减少污染。因此毫不夸张地说:化工热力学就是为节能减排而生的! 1-5化工热力学的研究特点是什么? 【参考答案】:化工热力学的研究特点: (1)从局部的实验数据加半经验模型来推算系统完整的信息; (2)从常温常压的物性数据来推算苛刻条件下的性质; (3)从容易获得的物性数据(p、V、T、x)来推算较难测定或不可测试 的数据(y,H,S,G); (4)从纯物质的性质利用混合规则求取混合物的性质; (5)以理想态为标准态加上校正,求取真实物质的性质。 其中最大的特点是将实际过程变成理想模型加校正的处理问题方法。

化工热力学第三版陈钟秀课后习题答案

第 二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3 、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 m 3 /1kmol=124.6 cm 3 /mol 查附录二得甲烷的临界参数:T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3 /mol ω=0.008 (1) 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6 =21.56MPa (2) R-K 方程 ∴() 0.5RT a P V b T V V b = --+ =19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===<2 ∴利用普压法计算,01Z Z Z ω=+ ∵ c r ZRT P P P V = = ∴ c r PV Z P RT = 迭代:令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695,查附录三得:Z 0 =0.8938 Z 1 =0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时,P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa 同理,取Z 1=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1480.7cm 3 /mol 。 解:查附录二得正丁烷的临界参数:T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3 /mol ω=0.193 (1)理想气体方程 V=RT/P =8.314×510/2.5×106 =1.696×10-3m 3 /mol 误差: 1.696 1.4807 100%14.54%1.4807 -?= (2)Pitzer 普遍化关系式 对比参数:510425.2 1.199r c T T T === 2.53.80.6579r c P P P ===—普维法 ∴ 0 1.6 1.6 0.4220.422 0.0830.0830.23261.199r B T =- =-=- 01c c BP B B RT ω=+=-0.2326+0.193×0.05874=-0.2213

化工热力学课后作业答案(学生版)

习题 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?,如一体积等于2V 的绝热刚性容器,被一理想的隔板一分为二,左侧 状态是T ,P 的理想气体,右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后,由于Q =W =0,0=U ?,0=T ?,0=H ?, 故体系将在T ,2V ,0.5P 状态下达到平衡,()2ln 5.0ln R P P R S =-=?,2ln RT S T H G -=-=???,2ln RT S T U A -=-=???) 2. 封闭体系的体积为一常数。(错) 3. 封闭体系中有两个相βα,。在尚未达到平衡时,βα,两个相都是均相敞开体系; 达到平衡时,则βα,两个相都等价于均相封闭体系。(对) 4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对) 5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。) 6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质,但是状态方程 P=P (T ,V )的自变量 中只有一个强度性质,所以,这与相律有矛盾。(错。V 也是强度性质) 7. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积相 等,初态和终态的温度分别为T 1和T 2,则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?;同样,对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。) 8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是γ γ) 1(1212-??? ? ??=P P T T (其中ig V ig P C C =γ), 而一位学生认为这是状态函数间的关系,与途径无关,所以不需要可逆的条件。(错。) 9. 自变量与独立变量是一致的,从属变量与函数是一致的。(错。有时可能不一致) 10. 自变量与独立变量是不可能相同的。(错。有时可以一致) 三、填空题 1. 状态函数的特点是:状态函数的变化与途径无关,仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。

化工热力学复习题及答案概要

第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?,如一体积等于2V 的绝热刚性容器,被一理想的隔板一分为二,左侧状 态是T ,P 的理想气体,右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后,由于Q =W =0, 0=U ?,0=T ?,0=H ?,故体系将在T ,2V ,0.5P 状态下达到平衡,()2ln 5.0ln R P P R S =-=?,2ln RT S T H G -=-=???,2ln RT S T U A -=-=???) 2. 封闭体系的体积为一常数。(错) 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对) 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。) 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积相等, 初态和终态的温度分别为T 1和T 2,则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?;同样,对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。) 6. 自变量与独立变量是一致的,从属变量与函数是一致的。(错。有时可能不一致) 三、填空题 1. 状态函数的特点是:状态函数的变化与途径无关,仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章P-V-T关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体,必须经过冷凝的相变化过程。(错。可以通过超临界流体区。) 2. 当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。(错。若温度也大于临界温度时,则是超临 界流体。) 3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大,饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。(对。则纯物质的P -V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。) 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。(错。纯物质的三相平衡时,体系自 由度是零,体系的状态已经确定。)

化工热力学课后部分习题答案

2-3.偏心因子的概念是什么?为什么要提出这个概念?它可以直接测量吗? 答:纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。实验发现,纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系,即符合: ??? ? ? ?-=r s r T p 1 1log α 其中,c s s r p p p = 对于不同的流体,α具有不同的值。但Pitzer 发现,简单流体(氩、氪、氙)的所有蒸气压 数据落在了同一条直线上,而且该直线通过r T =0.7,1log -=s r p 这一点。对于给定流体对 比蒸气压曲线的位置,能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙(简单球形分子)的s r p log 值之差来表征。 Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω,即 )7.0(00 .1log =--=r s r T p ω 任何流体的ω值都不是直接测量的,均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及 r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。 2-4.纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大,饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗? 答:正确。由纯物质的p –V 图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。 2-5.同一温度下,纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗? 答:同一温度下,纯物质的饱和液体与饱和蒸气的Gibbs 自由能是相同的,这是纯物质气液平衡准则。气他的热力学性质均不同。 3-1 思考下列说法是否正确 ① 当系统压力趋于零时,()()0,,≡-p T M p T M ig (M 为广延热力学性质) 。(F ) ② 理想气体的H 、S 、G 仅是温度的函数。(F ) ③ 若( ) ??? ? ??+-=00ln p p R S S A ig ,则A 的值与参考态压力0p 无关。(T ) ④ 对于任何均相物质,焓与热力学能的关系都符合H >U 。(T ) ⑤ 对于一定量的水,压力越高,蒸发所吸收的热量就越少。(T ) 3-2 推导下列关系式: V T T p V S ??? ????=??? ???? p T p T V U V T -??? ????=??? ????

化工热力学课后习题答案

2 习题 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。( 错。 和 ,如一 体积等于2V 的绝热刚性容器,被一理想的隔板一分为二,左侧状态是T ,P 的理想气体,右侧是T 温度 的真空。当隔板抽去后,由于Q =W =0, , ,,故体系将在T ,2V ,0.5P 状态下 达到平衡, , , ) 2. 封闭体系的体积为一常数。(错) 3. 封闭体系中有两个相 。在尚未达到平衡时,两个相都是均相敞开体系;达到平衡时,则 两个相都等价于均相封闭体系。(对) 4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。(对) 5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。(错。还与压力或摩尔体积有关。) 6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质,但是状态方程 P=P (T ,V )的自变量中只有一个强度 性质,所以,这与相律有矛盾。(错。V 也是强度性质) 7. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程,其体积总是变化着的,但是初态和终态的体积相等,初态和终 态的温度分别为T 1和T 2,则该过程的 ;同样,对于初、终态压力相等的过程有 。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。) 8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是(其中 ),而一位学生认 为这是状态函数间的关系,与途径无关,所以不需要可逆的条件。(错。 ) 9. 自变量与独立变量是一致的,从属变量与函数是一致的。(错。有时可能不一致) 10. 自变量与独立变量是不可能相同的。(错。有时可以一致) 三、填空题 1. 状态函数的特点是:状态函数的变化与途径无关,仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 封闭体系中,温度是T 的1mol 理想气体从(P ,V )等温可逆地膨胀到(P ,V ),则所做的功为 i i f f (以V 表示)或 (以P 表示)。 4. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知 ),按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P ,则

(精选)化工热力学复习题及答案

《化工热力学》课程模拟考试试卷 A 开课学院:化工学院,专业:材料化学工程 考试形式: ,所需时间: 分钟 考生姓名: 学号: 班级: 任课教师: 题对的写T ,错的写F) 1.理想气体的压缩因子1Z =,但由于分子间相互作用力的存在,实际气体的压缩因子 。 (A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚 2.甲烷c 4.599MPa p =,处在r 0.3p =时,甲烷的压力为 。 (A) 15.33MPa (B) 2.7594 MPa ; (C) 1.3797 MPa (D) 1.1746 MPa 3.关于建立状态方程的作用,以下叙述不正确的是 。 (A) 可以解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。 (B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。 (C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ,U ,S , G )。 (D) 可以解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分,无法获得数据点以外的 p -V -T 的问题。 4.对于流体混合物,下面式子错误的是 。 (A) lim i i i x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+ (C) 理想溶液的i i V V =,i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =,i i G G = 5.剩余性质R M 的概念是表示什么差别的 。 (A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体 (C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度 6.纯物质在临界点处的状态,通常都是 。 (A) 气体状态 (B) 液体状态 (C) 固体状态 (D) 气液不分状态

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第二章 流体的压力、体积、浓度关系:状态方程式 2-1试分别用下述方法求出400C 、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。(1)理想气体 方 程;(2) RK 方程;(3)PR 方程;(4)维里截断式(2-7)。其中B 用Pitzer 的普遍化 关联法计算。 [解](1)根据理想气体状态方程,可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积 V id 为 (2)用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形,可写为 RT b a(V b) p T 0.5 pV (V b) 其中 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为T c =190.6K, p c =4.60MPa ,将它们代入a, b 表达式得 以理想气体状态方程求得的V id 为初值,代入式(E1)中迭代求解,第一次迭代得到y 值为 第二次迭代得V 2为 1.3897 10 3m 3 mol V 1和V 2已经相差很小,可终止迭代。故用 RK 方程求得的摩尔体积近似为 (E1) V 2 3 1.381 10 2.9846 10 3 5 3.2217 (1.3896 10 2.9846 10 ) 0 5 6 3 3 5 673.15 . 4.053 10 1.3896 10 (1.3896 10 2.9846 10 ) 1.381 10 2.9846 10 2.1120 10

(3)用PR方程求摩尔体积 将PR方程稍加变形,可写为 V RT b a(^— (E2) p pV(V b) pb(V b) R1 2? 3 式中a 0.45724—- P c 从附表1查得甲烷的=0.008。 将T c与代入上式用P c、T c和求a和b,以RK方程求得的V值代入式(E2),同时将a和b 的值也代入该式的右边,藉此求式(E2) 左边的V值,得 V &4 5615 2.68012 10 5 4.053 106 0.10864 (1.390 10 3 2.68012 10 5) 6 3 3 5 5 3 5 4.053 10 [1.390 10 (1.390 10 2.68012 10 ) 2.68012 10 (1.390 10 2.68012 10 )] 1.381 10 3 2.68012 10 5 1.8217 10 5 1.3896 10 3m3mol 1 再按上法迭代一次,V值仍为1.3896 10 3m3 mol 1,故最后求得甲烷的摩尔体积近似为 3 3 1 1.390 10 m mol 。 (4)维里截断式求摩尔体积 根据维里截断式(2-7)

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