化工热力学答案第三版

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

2 2.52 2.560.52

6

8.314190.60.427480.42748 3.2224.610

c c R T a Pa m K mol P -⨯===⋅⋅⋅⨯ 53168.314190.6

0.08664

0.08664 2.985104.610

c c RT b m mol P --⨯===⨯⋅⨯ ∴()

0.5RT a P V b T V V b =

--+ ()()50.555

8.314323.15 3.222

12.46 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 ===124.699 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

=

654.61012.46100.21338.314323.15

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 Z 1=0.4623

01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×

0.4623=0.8975 此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa

同理，取Z 1=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Pitzer 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1480.7cm 3/mol 。

解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol 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 1.4807

100%14.54%1.4807

-⨯=

（2）Pitzer 普遍化关系式

对比参数：510425.2 1.199r c T T === 2.53.80.6579r c P P P ===—普维法 ∴0 1.6 1.60.4220.422

0.0830.0830.23261.199r B T =-

=-=- 1 4.2 4.2

0.1720.172

0.1390.1390.058741.199

r B T =-

=-=- 01c

c

BP B B RT ω=+=-0.2326+0.193×0.05874=-0.2213

11c r c r

BP BP P

Z RT RT T =+

=+=1-0.2213×0.6579/1.199=0.8786 ∴PV=ZRT→V= ZRT/P=0.8786×8.314×510/2.5×106=1.49×10-3 m 3/mol 误差：

1.49 1.4807

100%0.63%1.4807

-⨯=

2-3.生产半水煤气时，煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下，76%（摩尔分数）的碳生成二氧化碳，其余的生成一氧化碳。试计算：（1）含碳量为81.38%的100kg 的焦炭能生成1.1013MPa 、303K 的吹风气若干立方米？（2）所得吹风气的组成和各气体分压。 解：查附录二得混合气中各组分的临界参数：

一氧化碳(1)：T c =132.9K P c =3.496MPa V c =93.1 cm 3/mol ω=0.049 Z c =0.295

二氧化碳(2)：T c =304.2K P c =7.376MPa V c =94.0 cm 3/mol ω=0.225 Z c =0.274 又y 1=0.24，y 2=0.76 ∴(1)由Kay 规则计算得：

0.24132.90.76304.2263.1cm i ci i

T y T K ==⨯+⨯=∑

0.24 3.4960.767.376 6.445cm i ci i

P y P MPa ==⨯+⨯=∑

303263.1 1.15rm cm T T T ===0.1011.4450.0157rm cm P P P ===—普维法

利用真实气体混合物的第二维里系数法进行计算

()01 1.61.6

10.4220.422

0.0830.0830.029********.9r B T =-

=-=- ()1

1 4.2

4.21

0.1720.172

0.1390.1390.1336303132.9r B T =-

=-=