热力学作业题答案

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1、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=0.1246m3/1kmol=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

2、普压法计算，∵∴迭代：令Z0=1→Pr0=4.687又Tr=1.695，查附录三得：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=19.22MPa2-4.将压力为2.03MPa、温度为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

3、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对于状态Ⅱ：摩尔体积V=0.142m3/1501mo

4、l=9.458×10-5m3/molT=448.6K(2)VanderWaals方程(3)Redlich-Kwang方程(4)Peng-Robinson方程∵∴∴(1)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0.1013MPa时氮的与温度的关系为；（2）假定在0℃及0.1013MPa时氮的焓为零；（3）在298K

5、及0.1013MPa时氮的熵为191.76J/(mol·K)。答案：8272KJ/Kmol,14703KJ/Kmol,181.4J/Kmol/K22.13KJ/Kmol/K,30.45J/Kmol/K,-125507KJ/Kmol3-8.试估算纯苯由0.1013MPa、80℃的饱和液体变为1.013MPa、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3.733J/mol；饱和液体在正常沸点下的体积为95.7cm3/mol；定压摩尔热容；第二维里系数。解：1.查苯的物性参数：Tc

6、=562.1K、Pc=4.894MPa、ω=0.2712.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/KmolΔSV=ΔHV/T=30733/353=87.1KJ/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

7、）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（3-61）、（3-62）计算∴4.求3-12.试求算366K、2.026MPa下1mol乙烷的体积、焓、熵与内能。设255K、0.1013MPa时乙烷的焓、熵为零。已知乙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容答案：1383cm3/mol,7772J/mol,1.441J/mol/k,5055J/mol/k.第四章4-2.某二元组分液体混合物在固定

8、T及P下的焓可用下式表示：。式中，H单位为J/mol。试确定在该温度、压力状态下（1）用x1表示的和；（2）纯组分焓H1和H2的数值；（3）无限稀释下液体的偏摩尔焓和的数值。解：（1）已知（A）用x2=1-x1带入（A），并化简得：（B）由二元溶液的偏摩尔性质与摩尔性质间的关系：，得：，由式（B）得：所以（C）（D）（2）将x1=1及x1=0分别代入式（B）得纯组分焓H1和H2（3）和是指在x1=0及x1=1时的和，将x1=0代入式（C）中得：，将x1=1代入式（D）