化工热力学标准答案(第三版)

化工热力学课后答案(第三版)陈钟秀编著

2-1．使用下述方法计算1k ｍｏl 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 m 3／1ｋmol ＝124.6 ｃm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数:T c ＝１90．6K Ｐｃ＝4.600MPa

V ｃ=99 cm 3/mo ｌ 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

2 2.52 2.5

60.5268.314190.60.427480.42748 3.2224.610

c 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---⨯=

--⨯⨯⨯+⨯ =19．04MPa

(3) 普遍化关系式

323.15190.6 1.695r c T T T === 124.6 1.259r c V V V ===<2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+

∵ c r ZRT P P P V

=

= ∴ c r PV Z P RT =

65

4.61012.46100.21338.314323.15

c r r r PV Z P P P RT -⨯⨯⨯===⨯ 迭代：令Z 0=1→P ｒ0=4.６８7 又Tr=１．6９５,查附录三得：Z ０=0.8９38 Ｚ1=０.４623

01Z Z Z ω=+=０.89３8+0.008×0．４6２3=0.8９7５

此时，P ＝Ｐc P r =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=１9.22MPa

2-2.分别使用理想气体方程和P ｉtze ｒ普遍化关系式计算510K 、

2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7c ｍ3/mol 。 解:查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3．800MP ａ V c =99 cm 3／m ｏｌ ω=0.１93

(1)理想气体方程

V ＝ＲT/P=8.３1４×５１0/2.５×106＝１.6９6×10-3m 3/mol

误差:1.696 1.4807100%14.54%1.4807

-⨯= （2)Ｐitze ｒ普遍化关系式 对比参数：

510425.2 1.199r c T T T === 2.53.80.6579r c P P P ===—普维法

∴ 0 1.6 1.60.4220.4220.0830.0830.23261.199r B T =-

=-=- 1 4.2 4.20.1720.1720.1390.1390.058741.199r B T =-=-=-