发布时间 : 星期四 文章化工热力学题目和课后答案更新完毕开始阅读b910f97b31b765ce05081406
水的总质量mt?Vt?14.89g svV1
sv则U1t?mtU1?38766.4J
冷凝的水量为0.5mt?7.445g
svsv终态：是汽液共存体系，若不计液体水的体积，则终态的汽相质量体积是V2?2V1-1 并由此查得U2?2594.0,U2?840.05Jmol
svsl?134.34 cm3g-1，
svslU2t?0.5mtU2?0.5mtU2?25566.5J
移出的热量是Q???U2t??U1t?13199.9?J?
8. 封闭体系中的1kg 干度为0.9、压力为2.318×106Pa的水蒸汽，先绝热可逆膨胀至3.613×105Pa，再恒容加热成为饱和水蒸汽，问该两过程中的Q和W是多少? 解：以1g为基准来计算。 (1)对于绝热可逆膨胀，Q=0，W= －1000ΔU，S2=S1，
sv?1-1
从P1s?2.318?106Pa，查附录C-1，得到U1?2602.4Jg，U1sl?940.87Jg，
S1sv?6.2861Jg?1K?1S1sl?2.5178Jg?1K?1
则
，
T1（1）T2（2）S，U2?588.74Jgsl?1U1?U1svx?U1sl?1?x??2436.2Jg?1和S1?Sx?S?1?x??5.9092JgK
sv1sl1?1?1 由于可确定膨胀后仍处于汽液两相区内，终态压力就是饱和蒸汽压，从P2s?3.613?105Pa查U2?2550JgKsv?1；S2?6.9299JgKsv?1?1，
slS2?1.7391Jg?1K?1
从S2?S1?Sx2?Ssv2sl2?1?x2?slS1?S2?x2?sv?0.8 slS2?S2svsl?1?x2??2157.75Jg?1 U2?U2x2?U2
则W= －1000（ U2－U1）=278.45(kJ) (2)再恒容加热成饱和蒸汽，W＝0， 因为Vsv30.8V2sv0.8?508.9???407.12cm3g?1 11?? 21
svsv3?1查表得U3?2558.3,U3?U3?2558.3cmg
??Q?1000?U?1000U3sv?U2?1000?2558.3?2157.75??400.55?kJ?
??9. 在一0.3m3的刚性容器中贮有1.554×106Pa的饱和水蒸汽，欲使其中25%的蒸汽冷凝，问应该移出
多少热量? 最终的压力多大? 解：同于第6题，结果Q?977.7?kJ?,Ps?2.107?106Pa
'10．试使用下列水蒸汽的第二维里系数数据计算在573.2K和506.63kPa下水蒸汽的Z，?H'及?S。
T/K 563.2 573.2 583.2 B/cm3/mol 解：据舍项维里方程 ?125 Z?1?3?119 BpBp Z?1?RTRT?113 另据已知条件T=573.2K时，B=?119cm/mol
(?119?10?6)506.63?103?0.9873 Z?1?8.314?573.2由习题3-2知
?H'dB(0)dB(1)B(0)??B(1) ?pr[???] RTdTrdTrTr则 ?H?p[T'dB?B] dT?S'dB(0)dB(1)?pr[??] RdTrdTr则 ?S?p'dB dTdB可近似使用差分法求得： dT因Pitzer的第二维里系数仅限于应用与非极性与弱极性物质，故水蒸汽的 'dB?B?113?(?125)???0.6(cm3/(molK)) dT?T583.2?563.23?6故?H?506.63?10?[573.2?0.6?10?(?119?10?6)]?234.53J/mol 0.J3m04o0lK /()310? ?S?506.6?'3?60.?61?011．试运用适当的普遍化关系计算1mol的1，3-丁二烯从2533.13kPa和400K压缩到12665.63kPa和550K时的?H,?S,?U及?V。
劫：由附录2的表2-1查出1，3-丁二烯的临界常数和偏心因子为
Tc?425K， pc?4.327MPa， ??0.195
则
22
2533.13?103400?0.585 Tr1??0.941， pr1?64.327?10425550Tr2??1.294 42512665.63?103pr2??2.927 4.327?106查图2-6，状态①时使用Pitzer对比第二维里系数普遍化关联式较为合适， B(0)?0.083?0.4220.422?0.083???0.383 1.61.6Tr(0.941)0.1720.172?0.139???0.084 Tr4.2(0.941)4.2pr Tr B(1)?0.139? Z1?1?[B(0)??B(1)]?1?[?0.383?0.195?(?0.084)? V1?0.585?0.752 0.941Z1R1T10.752?8.314?4003??987(cm/mol) 3p12533.13?10dB(0)0.6750.675 ?2.6??0.793 dTrTr(0.941)2.6dB(1)0.7220.722 ?5.2??0.996 5.2dTrTr(0.941)则
?H1'dB(0)B(0)dB(1)B(1)?pr[(?)??(?)] RTdTrTrdTrTr ?0.58?50.383[(0.7?93?)0.9410.0840.?195?(0.996?0.941 )]0.826?H1'?0.826?8.314?400?2747(J/mol)
?S1'dB(0)dB(1)?pr(??) RdTrdTr?93 ?0.585(0.70.?195?0.99 6)?S1'?0.578R?0.578?8.314?4.81J/(molK)
下面再求理想气体状态下的恒压焓变与熵变。由参考文献[1]的附录B查出1，3-丁二烯在理想气体状态时的定压摩尔热容Cp为：
' Cp=4.184(?0.403?8.165?10T?5.589?10T?1.513?10T）
?2?52?83' 23
T2'则?H?CpdT
T1'p?550?4.184?(?0.403?8.165?10?2T?5.589?10?5T2?1.513?10?8T3)dT
4008.165?10?225.589?10?531.513?10?84?4.184[(?0.403T?T?T?T)234=17151J/mol
T2''?Sp??CpdT
T1550400] 550 ?4.184400?(?0.403?8.165?10?2T?5.589?10?5T2?1.513?10?8T3)dT T5504005.589?10?521.513?10?83T?T) ?4.184[(?0.403lnT?8.165?10T?23?2] =36.32J/(molK)
因为理想气体的焓仅是温度的函数，则
' ?HT=0
由式（3-21），对理想气体有?ST,p??ST,p0?Rln''p p0得?ST??Rln''p112665.63??8.314ln??13.38J/(molK) p22533.13而剩余性质?H2可由参考文献[2]中的附录Ⅲ的普遍化热力学性质表得到： (0)(H'?H)T2RTc(H'?H)T(21)?2.11， ?0.53 RTc'(H?H)(1)T2?2.11?0.19?50.?53 2.21RcT则 (H'?H)T2RTc(H'?HT)(20)???RTc'RT?18.3?14 ?H2?2.21c?2.2?425J78m0o9 l(/)剩余性质?ST2可由图3-5和图3-6的普遍化熵差图查得 (0)(S'?S)T2'R?1.22， (1)(S'?S)T2R?0.50 24