化工热力学第三版答案朱自强第五章

朱自强

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400℃、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

V

id

id

为

RTp

8.314 (400 273.15)

4.053 10

6

1.381 10

3

m mol

3 1

（2） 用RK方程求摩尔体积

将RK方程稍加变形，可写为

V

RTp b

a(V b)T

0.5

pV(V b)

（E1）

其中

a

0.42748RTc

pc

0.08664RTc

pc

2

2.5

b

从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为Tc=190.6K, pc =4.60MPa，将它们代入a, b表达式得

a

0.42748 8.314 190.6

4.60 10

62

2.5

3.2217m Pa mol K

6-20.5

b

0.08664 8.314 190.6

4.60 10

6

2.9846 10

5

m mol

3 1

以理想气体状态方程求得的V

V1

8.314 673.154.053 10

6

id

为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次

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400℃、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id V 为

（2） 用RK 方程求摩尔体积

将RK 方程稍加变形，可写为

0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1） 其中

从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K, c p =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id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为

第二次迭代得2V 为

3535

20.56335355

331

3.2217(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610673.15

4.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol

化工热力学（第三版）

习题解答集

朱自强、吴有庭编著

1

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400℃、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为

idVid?RT8.314?(400?273.15)??1.381?10?3m3?mol?1 6p4.053?10（2） 用RK方程求摩尔体积

将RK方程稍加变形，可写为

V?其中

RTa(V?b)?b?0.5 pTpV(V?b) （E1）

0.42748R2Tc2.5a?pc0.08664RTcb?pc

从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为Tc=190.6K, pc =4.60MPa，将它们代入a, b表达式得

0.42748?8.3142?190.62.56-20.5a??3.2217m?Pa?mol?K 64.60?10b?0.08664?8.314?190.6?53?1?2.9846?10m?mol 64.60?10id以理想

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 (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

R2Tc2.5a?0.42748?Pcb?0.086642.58.314?190.260.42748?64.6?106Pa3.?2m22?K0.?5mol?

2RTc8.314?190.6?53?1 ?0.08664?2.985?10m?mol6Pc4.6?10∴P?RTa ?0.5V?bTV?V?b?8.314?323.153.222??12.46?2.985??10?5323.150.5?12.46?10?5?12.46?2.985??10?5

? =19.04MPa (3) 普遍化关系式

Tr?TTc?323.1519?0.6?Z

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 (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

R2Tc2.5a?0.42748?Pcb?0.086642.58.314?190.260.42748?64.6?106Pa3.?2m22?K0.?5mol?

2RTc8.314?190.6?53?1?0.08664?2.985?10m?mol 6Pc4.6?10∴P?RTa?0.5

V?bTV?V?b?8.314?323.153.222??12.46?2.985??10?5323.150.5?12.46?10?5?12.46?2.985??10?5

? =19.04MPa (3) 普遍化关系式

Tr?TTc?323.1519?0

这是化工热力学(第三版)的答案,是由陈新志,蔡振超,胡望明,钱超编著化工热力学是一门比较难学的课程其中含有很复杂的公式计算。希望这份课后习题的答案对复习期末考试的学子们能提供一点小小的帮助!!!欢迎下载

第1章 绪言

一、是否题

1. 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） 2. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对）

3. 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

T2

相等，初态和终态的温度分别为T1和T2，则该过程的 U CVdT；同样，对于初、

T1

T2

终态压力相等的过程有 H CPdT。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径

T1

无关。） 二、填空题

1.

2. 封闭体系中，温度是T的1mol理想气体从(Pi，Vi)等温可逆地膨胀到(Pf，Vf)，则所做的

以V表示)

(以P表示)。

3. 封闭体系中的1mol理想气体(已知CP)，按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P2，则

P2 P2 igig

A 等容过程的 WQ=CPU= R 1TC R 1， P P 1 P T1， H=

1 1

ig

ig P2

CP

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?,?。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）

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

T2等，初态和终态的温度分别为T1和T2，则该过程的?U?CVdT；同样，对于初、终态

T1T2?压力相等的过程有?H?CPdT。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。）

T1?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(Pi，Vi)等温可逆地膨胀到(Pf，Vf)，则所做的

功为Wrev?RTlnViVf(以V表示)或Wrev?RTlnPfPi (以P表示)。

ig3. 封闭体系中的1mol理想气体(已知CP)，按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P2，则

?????P2?ig?A 等容过程的 W= 0 ，Q=CP?

此文档为教材配套的课后习题答案

第二章

2-1.使用下述方法计算1kmol甲烷贮存在体积为0.1246m3、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 (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

R2Tc2.5

a 0.427

Pc

b 0.08664

2.5

8.314 190.260.4 6

4.6 10

6

Pa3. 2m22 K0. 5mol

2

RTc8.314 190.6 53 1

0.08664 2.985 10m mol6

Pc4.6 10

∴P

RTa

0.5

V bTVV b8.314 323.153.222

12.46 2.985 10 5323.150.5 12.46 10 512.46 2.985 10 5

=19.04MPa (3) 普遍化关系式

Tr TTc 323.519 0.6

Z0 Z1

6 V1.

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

22.522.560.5268.314190.60.427480.42748 3.2224.610c c

R T a Pa m K mol P -?===???? 53168.314190.60.086640.08664 2.985104.610

c c RT b m mol P --?===??? ∴()

0.5RT a P V b T V V b =--+ ()()50.5558.314323.15 3.22212.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---?=

--???+?

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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 (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

R2Tc2.5

a 0.427

Pc

b 0.08664

2.5

8.314 190.260.4 6

4.6 10

6

Pa3. 2m22 K0. 5mol

2

RTc8.314 190.6 53 1

0.08664 2.985 10m mol6

Pc4.6 10

∴P

RTa

0.5

V bTVV b8.314 323.153.222

12.46 2.985 10 5323.150.5 12.46 10 512.46 2.985 10 5

=19.04MPa (3) 普遍化关系式

Tr TTc 323.519 0.6

Z0 Z1

6 V1.