化工热力学第三章 例题.docVIP

第三章 例题 空题 状态方程的偏离焓和偏离熵分别是和；和还需要什么性质？；其计算式分别是 和。 由vdW方程P=RT/(V-b)-a/V2计算,从(T,P1)压缩至(T,P2)的焓变为。。。 试用PR状态方程和理想气体等压热容方程计算纯物在任何状态的焓和熵。设在下的气体的焓和熵均是零。（列出有关公式，讨论计算过程，最好能画出计算框图）。 解：因为 其中，第一项和第二项分别由研究态和参考态的偏离焓计算（实际计算中要用计算软件来完成），第三项由理想气体热容积分计算得到。 其中，第一项和第二项分别由研究态和参考态的偏离熵计算（实际计算中要用计算软件来完成），第三项由理想气体热容积分和理想气体状态方程计算得到。 对于PR方程，标准偏离焓和标准偏离熵分别见表3-1(c)，即 其中， 理想气体状态的焓，熵随温度和压力的变化，由理想气体的热容等计算，如 和 计算框图如下 试计算液态水从2.5MPa和20℃变化到30MPa和300℃的焓变化和熵变化，既可查水的性质表，也可以用状态方程计算。 解：用PR方程计算。查附录A-1得水的临界参数Tc=647.30K；Pc=22.064MPa；ω=0.344 另外，还需要理想气体等压热容的数据，查附录A-4得到，得到水的理想气体等压热容是 为了确定初、终态的相态，由于初．终态的温度均低于Tc，故应查出初、终态温度所对应的饱和蒸汽压(附录C-1)，P1s=0.02339MPa；P2s=8.581MPa。体系的状态变化如下图所示。 计算式如下 由热力学性质计算软件得到， 初态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和； 终态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和； 另外，，得到和 所以，本题的结果是 试分别用PR方程和三参数对应态原理计算360K异丁烷饱和蒸汽的焓和熵。已知360K和0.1MPa时Jmol-1， Jmol-1K-1。（参考答案， Jmol-1， Jmol-1K-1） 解：查附录A-1得异丁烷的Tc=408.1K；Pc=3.648MPa；ω=0.176 另外，还需要理想气体等压热容的数据，查附录A-4得到，得到异丁烷的理想气体等压热容是 (J mol-1 K-1) 初态是T0=300K，P0=0.1MPa的理想气体；终态是T=360K的饱和蒸汽，饱和蒸汽压可以从Antoine方程计算，查附录A-2，得 （MPa） 所以，终态的压力P=Ps=1.4615MPa 计算式如下，因为 Jmol-1和 Jmol-1K-1，由 得 又从 得 由热力学性质计算软件得到，T=360K和P=1.4615MPa的蒸汽的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和 另外，得到和 所以，本题结果是 （a）分别用PR方程和三参数对应态原理计算，312K的丙烷饱和蒸汽的逸度（参考答案1.06MPa）；（b）分别用PR方程和三参数对应态原理计算312K，7MPa丙烷的逸度；(c)从饱和汽相的逸度计算312K，7MPa丙烷的逸度，设在1~7MPa的压力范围内液体丙烷的比容为2.06cm3 g-1，且为常数。 解：用Antoine方程A=6.8635,B=1892.47,C=-24.33 由软件计算可知 (b) 试由饱和液体水的性质估算(a)100℃，2.5MPa(b)100℃，20MPa，100℃下水的有关性质如下 MPa，Jg-1，J g-1K-1, cm3 g-1, cm3 g-1 K-1 解：体系有关状态点如图所示 所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由 cm3 g-1 K-1 得 又 cm3 g-1 得 当P=2.5MPa时，S=1.305 Jg-1 K-1；H= 420.83J g-1； 当P=20MPa时，S= 1.291Jg-1 K-1；H=433.86J g-1。 在一刚性的容器中装有1kg水，90%（V），0.1985MPa，，，。s=0.2MPa，由此查饱和水性质表（C-1）得初态条件下的有关性质： 性质 Ps／MPa U／Jg-1 H／Jg-1 S／Jg-1K-1 V/cm3g-1 质量m／g 饱和液体 0.2 503.5 503.71 1.5276 1.0603 989.41 饱和蒸汽 2529.3 2706.3 7.1296 891.9 10.59 总性质 524953（J） 527035 （J） 1586.93（J K-1） / 1000 由(cm3) 故 总性质的计算式是，初态的总性质结果列于上表中 终态是由于刚刚汽化完毕，故是一个饱和水蒸汽，其质量体积是 cm3g-1， 也就是饱和蒸汽的质量体积，即Vsv=10.5cm3g-1，并由此查出终的有关性质如下表(为了方便，查附录C-1的Vsv=10.8cm3g-1一行的数据)，并根据计算终态的总性质，也