化工热力学答案(第三版)(4)

?S????453idT2T1idCPPdT?Rln2TP11.013?16.036??0.2357dT?8.314ln??3530.1013 ?T?453?16.036ln?0.2357?453?353??19.1353?8.47KJKmol?K（4）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

?-0.3691Tr?453?0.806562.1Pr?1.013?0.20704.894??dB0B0??dB1B1??HR?-TrPr??????????RTcdTTdTr??rTr????r?-0.806?0.2070??1.1826?0.5129?0.271?2.2161?0.2863????-0.3961?dB0SRdB1??-Pr????RdTdTr??r?-0.2070?1.1826?0.271?2.2161?∴ 4.求

RH2?1850.73KJKmolRS2?3.0687KJKmol?K?H,?SR ?H??HV?(?H1)??H

idP??H?H2idT???40361.7KJKmolRidid?S??SV?(?S1)??SP??ST?S2R??R?93.269KJKmol?K3-9. 有A和B两个容器，A容器充满饱和液态水，B容器充满饱和蒸气。两个容器的体积均为1L，压力都为1MPa。如果这两个容器爆炸，试问哪一个容器被破坏的更严重？假定A、B容器内物质做可逆绝热膨胀，快速绝热膨胀到0.1 MPa。

3-10. 一容器内的液体水和蒸汽在1MPa压力下处于平衡状态，质量为1kg。假如容器内液体和蒸汽各占一半体积，试求容器内的液体水和蒸汽的总焓。

解：查按压力排列的饱和水蒸汽表，1MPa时，

根据题意液体和蒸汽各占一半体积，设干度为x 则 解之得：

x?0.577%Hl?762.81kJ/kgHg?2778.1kJ/kgVl?1.1273cm3/gVg?194.4cm3/gx?Vg??1?x?Vlx?194.4??1?x??1.1273所以

H?xHg??1?x?Hl?0.00577?2778.1??1?0.00577??672.81?774.44kJ/kg3-11. 过热蒸汽的状态为533Khe 1.0336MPa，通过喷嘴膨胀，出口压力为0.2067MPa，如果过程为可逆绝热且达到平衡，试问蒸汽在喷嘴出口的状态如何？

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

?3?62Cigp?10.038?239.304?10T?73.358?10TJ/?mol?K?

3-13. 试采用RK方程求算在227℃、5 MPa下气相正丁烷的剩余焓和剩余熵。

解：查附录得正丁烷的临界参数：Tc=425.2K、Pc=3.800MPa、ω=0.193 又R-K方程：P?∴

RTa ?0.5V?bTV?V?b?

R2Tc2.5 a?0.42748Pc8.3142?425.22.5?0.42748?29.04Pa?m6?K0.5?mol?2 63.8?10b?0.086648.314?425.2RTc?53?1?8.06?10m?mol ?0.08664 63.8?10Pc∴ 5?160?8.31?4500.15??55V?8.0?610500.01.V5?V?29.04 ?58?.06?10试差求得：V=5.61×10-4m3/mol

5b8.0?6?10?0.143∴ h?? 85V56.?1?10Aa29.04???3.874 BbRT1.58.06?10?5?8.314?500.151.5∴Z?1A?h?1?0.1438?????3.874????0.681 1?hB?1?h?1?0.1438?1?0.1438?HR1.5ab?A?∴?Z?1?ln1??Z?1?1.5ln?1?h???1.0997 ??1.5RTbRTB?V?HR??1.0997?8.314?500.15??4573J/mol

P?V?b?SRab???ln?ln1?????0.809 1.5RRT2bRT?V?SR??0.809?8.314??6.726J/?mol?K?

3-14. 假设二氧化碳服从RK状态方程，试计算50℃、10.13 MPa时二氧化碳的逸度。

解：查附录得二氧化碳的临界参数：Tc=304.2.2K、Pc=7.376MPa

R2Tc2.58.3142?304.22.5∴ a?0.42748?0.42748?6.4661Pa?m6?K0.5?mol?2 6Pc7.376?10b?0.08664RTc8.314?304.2?0.08664?29.71?10?6m3?mol?1 6Pc7.376?10又P?RTa ?0.5V?bTV?V?b?∴10.13?106?8.314?323.156.4661 ??60.5?6V?29.71?10323.15V?V?29.71?10?迭代求得：V=294.9cm3/mol ∴ h?b29.71??0.100 7V294.9Aa6.466???4.506 1.5?61.5BbRT29.71?10?8.314?323.15∴Z?1A?h?1?0.1007?????4.506????0.6997 1?hB?1?h?1?0.1007?1?0.1007?∴ ln?Z?1?ln∴f=4.869MPa

fPP?V??b?RTab??l?n1????1.5bRT??V0 .73263-15. 试计算液态水在30℃下，压力分别为（a）饱和蒸汽压、（b）100×105Pa下的逸度和逸度系数。已知：（1）水在30℃时饱和蒸汽压pS=0.0424×105Pa；（2）30℃，0～100×105Pa范围内将液态水的摩尔体积视为常数，其值为0.01809m3/kmol；（3）1×105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体。

解：（a）30℃，Ps=0.0424×105Pa ∵汽液平衡时，fiL?fiV?fiS

又1×105Pa以下的水蒸气可以视为理想气体，Ps=0.0424×105Pa＜1×105Pa

∴30℃、0.0424×105Pa下的水蒸气可以视为理想气体。 又 理想气体的fi=P ∴fiS?PiS?0.0424?105Pa

?iS?fiSPiS?1

（b）30℃，100×105Pa ∵fi?Pi?exp?PLSSiPiSViLdP ?iS?fRTLSiSi PiS?35LViPVfiLilnS??SdP?PiRTfi?P?P??0.01809?10??100?0.0424??10RT8.314?303.15?0.07174

fiL∴S?1.074 fi

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