化工热力学(第三版)答案陈钟秀

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1、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=0.1246m3/1kmol=124.6cm3/mol查附录二得甲烷的临界参数：Tc=190.6KPc=4.600MPaVc=99cm3/molω=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∴=19.04MPa(3)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

2、附录三得：Z0=0.8938Z1=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=19.22MPa2-2.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=425.2KPc=3.800MPaVc=99cm3/molω=0.193（1）理想气体方程V=RT/P=8.314×

3、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=1.49×10-3m3/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

4、）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=132.9KPc=3.496MPaVc=93.1cm3/molω=0.049Zc=0.295二氧化碳(2)：Tc=304.2KPc=7.376MPaVc=94.0cm3/molω=0.225Zc=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=nV=100×103×81.38%/12×0.02486=168.58m3(2)2-4.将压力为2.03MPa、温

5、度为477K条件下的2.83m3NH3压缩到0.142m3，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）VanderWaals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=405.6KPc=11.28MPaVc=72.5cm3/molω=0.250(1)求取气体的摩尔体积对于状态Ⅰ：P=2.03MPa、T=447K、V=2.83m3—普维法∴→V=1.885×10-3m3/mol∴n=2.83m3/1.885×10-3m3/mol=1501mol对于

6、状态Ⅱ：摩尔体积V=0.142m3/1501mol=9.458×10-5m3/molT=448.6K(2)VanderWaals方程(3)Redlich-Kwang方程(1)Peng-Robinson方程∵∴∴(2)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

7、合物总的摩尔数为n，则0.3n×28+0.7n×58=7→n=0.1429mol∴V=n×V(摩尔体积)=0.1429×4.24×10-4=60.57cm32-8.试用R-K方程和SRK方程计算273K、101.3MPa下氮的压缩因子。已知实验值为2.0685解：适用EOS的普遍化形式查附录二得NH3的临界参数：Tc=126.2KPc=3.394MPaω=0.04（1）R-K方程的普遍化∴①②①、②两式联立，迭代求解压缩因子Z（2）SRK方程的普遍化∴①②①、②两式联立，迭代求解压缩因子Z第三章3-1.物质的体积膨胀系数和等温压缩系数的定义分别为：，。试导出服从