《化工热力学》习题.docx

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1、化工热力学习题其次章流体的P-V-T关系1 .试推导教材第6页上VanderWaals方程中的常数八b的计算式。2 .某气体状态方程式满足p=RT-aV-b式中,、b是不为零的常数。问此气体是否有临界点?假设有,试用小b表示;假设无,请解释缘由。3 .某气体的P-V-T行为可用以下状态方程描述:pV=RT+1-墨%式中,b为常数,。仅是T的函数。证明:此气体的等温压缩系数k=RT、JRT+?一许LI-L(提示:等温压缩系数的概念见教材第30页)4 .试从计算精度、应用场合、方程常数确实定三方面对以下状态方程进展比较:VanderWaals.RK、SRK、Virial.MH、PR方程。5 .由蒸

2、气压方程/gps=A3表达物质的偏心因子,其中A、3为常数。6 .试分别用以下方法计算水蒸气在10.3MPa、643K下的摩尔体积,并与试验值0.0232m3kg进展比较。水的临界参数及偏心因子为:T=647.3K,P=22.05MPa,=0.344(1)抱负气体状态方程;(2)普遍化关系式。7 .试用三参数普遍化关系估量正丁烷在425.2K、4.4586MPa时的压缩因子,并与试验值0.2095进展比较。8 .试用Pzer普遍化压缩因子关系式计算Co2和丙烷(2)以356.5(摩尔比)混合而成的混合物在400K、13.78MPa下的摩尔体积。9 .用维里方程估算0.5MPa、373.15K时

3、的等摩尔分数的甲烷(1)一乙烷(2)一戊烷混合物的摩尔体积(试验值为5975cm3mol)0373.15K时的维里系数如下(单位:cm3mol):B11=-20,B22=-241,B33=-621,B12=-75,B13=-122,B23=-399o10 .试用液体的普遍化密度关系式估算90、19.0MPa下液态乙醇的密度。1 .某抱负气体借活塞之助装于钢瓶中,压力为34.45MPa,温度为366K,抵抗一恒定的外压力3.45MPa而等温膨胀,直到两倍于其初始容积为止。试计算此过程的4U、4、45、4A、4G、TdS、pdVQ、Wo2 .由水蒸汽表查得100、0.101325MPa时水的有关性

4、质如下:/L=419.04kJkg-i,SL=1.3069kJkg-iK-i”v=2676.1kJkgJ,Sv=7.3549kJkgK试计算该条件下汽、液相的摩尔自由焰,并争论计算结果说明的问题。3 .某气体状态方程满足PW一勿=RT,其中匕是与温度及压强无关的常数。试推导其剩余焰、剩余端的表达式。4 .设氯在27、0.1MPa下的熔、燧值为零,试求227、IOMPa下氯的熔、燧值。氯在抱负气体状态下的等压摩尔热容为c*=31.696+10.14410-3T4.03810-6T2Jmol-K-1P5 .如以下图300C等温线下方的面积是0.00109311PMPamol-i,由此计算300C、

5、8MPa时的逸度和逸度系数。6 .分别用以下方法计算正丁烷气体在500K、1.620MPa下的逸度系数及逸度。(1)普遍化关系式;(2)RK方程。7.冰在一5时的蒸气压是0.4kPa,相对密度是0.915。计算冰在一5C、100MPa时的逸度。第四章流体混合物的热力学性质/.某兀混合物在确定温度、压力下的焰可表不为=X(+bX)+x(I11I2222式中。、b为常数。求组分1的偏摩尔烙的表达式。ii2.确定温度、压力下,二元混合物的焰为H=OX+hx+cxX,其中4=15000,1212b=20230,c=-20230(单位均为JmoU)。求(I)Hi、兄;(2)牙、牙、RhHWG12123.

6、酒窖中装有IOm3的96%(质量)的酒精溶液,欲将其配制成65%的浓度。问需加水多少克?能得到多少立方米的65%(质量)的酒精?设大气温度保持恒定,并以下数据:W/%Vcm3mol-Vcm3mol-9614.6158.016517.1156.584.某二元混合物中组分的偏摩尔培可表示为H=Cl+b2fTJ=a+b2t则III22221与与与满足什么关系?5 .有人提出确定温度下的二元液体混合物的偏摩尔体积模型为F=V(l+r),T=V(1+反e),其中V匕为纯组分的摩尔体积,“、力为常I122211/数。试问此人提出的模型是否合理?假设模型改一=V(l+2),V=V(1b2)f则状况又如何?为

7、V,2221I6 .确定温度和压力下,二元溶液中的组分1的偏摩尔焙听从TT=V+am,并已112知纯组分的焰为HrH2o求q和H的表达式。7 .在25C、0.1MPa时测得乙醇(组分1)中水(组分2)的偏摩尔体积近似为V=18.1-3.2x2Cm3mol-,纯乙醇的摩尔体积为V=40.7cm3mol-o求该2I1条件下乙醇的偏摩尔体积和混合物的摩尔体积。8 .某气体状态方程满足P=RTVe),其中b为常数,其混合规章是b二才),是纯物质的常数,N是混合物的组分数。试推导ln(p、ln/、InC、ln/的表达式。9 .计算81.48、Iatm下,甲醇(1)与水(2)的混合蒸气中,当甲醇的摩尔分率

8、为0.582时的炉、,、/、/、/。题给条件下该体系的其次12I2维里系数(Cm3mol-i)如下:B11=981,B22=559,B12=-784。10. 312K、20MPa下二元溶液中组分1的逸度为/=6x-9壮+4汇,式中X为111!1组分1的摩尔分数,f的单位是MPao求在上述温度、压力下:I(1)纯组分1的逸度及逸度系数;(2)组分1的亨利系数kl;(3)活度系数与X的关系式。I1(组分1的标准态以Lewis-Rci/加定则为基准)11. 298K、0.1MPa下,由组分1和组分2所组成的二元溶液的混合过程的焙变是组成的函数,可表示为AH=20.9xx(2x+x),式中”的单位是1

9、212Jmol-i,X是摩尔分数。在此温度和压力下,纯液体的熔值分别为H=418/,Jmol-i,H2=627Jmol1。计算在同样的温度和压力下各组分无限稀释时的偏摩尔焰值。12. 298K时甲醇(1)与甲基叔丁基酸(2)的二元体系的超额体积为Ve=xX-1.026+0.22(X-x)Cm3moL,纯物质体积V=58.63cnPmol-1,I2I21V2=118.46cm3mol-10计算100Ocm3的甲醇与500Cm3的甲基叔丁基醒在298K下混合后的体积。GEn13. 古=”片,求活度系数。14. 某二元混合物的逸度可以表示为nf=A+Bx+C2t其中A、B、C为T、P11的函数。假设

10、两组分均以Lewis-Randall定则为标准态,试确定GrRT,ln1,InY2。15. 在确定温度、压力下,某二元混合液的超额自由烙模型为Ge/RT=(1.5x厂1.8x2)X式中当为摩尔分数。试求:InY1及ln2的表达式;(2)ln1Rln2c0的值。16. 利用Wilson方程,计算以下甲醇(1)一水(2)系统的组分逸度。(1) p=101325Pa,T=81.48oC,y=0.582的气相;(2) p=101325Pa,T=81.48C,x=0.2的液相。:液相符合WilSOn方程,其模型参数是A2=43738,A21=I.11598第七章相平衡1 .一个总组成分别为Z=0.45,

11、Z2=0.35,Z3=0.20的苯(1)一甲苯(2)一乙苯(3的混合物,在373.15K和0.0952iMPa下闪蒸。计算闪蒸后的汽化分率及汽液相组成(提示:可将液相近似为抱负溶液,汽相近似为抱负气体混合物)。2 .计算由正戊烷(1)一正己烷(2)正庚烷(3)组成的液体混合物在69常压下的汽液平衡常数。此温度下其纯组分的饱和蒸气压分别为2.721、1.024、0.389(单位:bar)O3 .乙醇(1)一甲苯(2)系统的平衡数据如下:T=318K,p=24.4kPa,x=0.300,y1=0.634o318K时两纯组分的饱和蒸气压分别为p1s=23.06kPa,p2s=10.05kPa;三0.

12、042105Pa,7=18.036cm3mol-i.L分I的饱和蒸气隹,Vj为纯组分i的液相摩尔体积)o设该体系可承受WiISOn方程作为活陵系数关联式,查得WiISon方程的二元交互作用能量参数如下:(g2-gll)=611.37Jmol-I(g2-g22)=6447.57Jmol-I6 .A-B混合物在80的汽液平衡数据说明,在0300K压缩后冷却到6.667kPa,300K。假设压缩过程耗功1021.6kJkg,求(1)冷却器中需要移去的热量;(2)压缩与冷却过程的损失功;(3)压缩与冷却过程的抱负功;(4)压缩与冷却过程的热力学效率。设环境温度为300K,:98.06kPa.300K时

13、,H1=953.74kJkg-i,S1=7.0715kJkg-K-16.667kPa、300K时,H2=886.76kJkg-i,S1=4.7198kJkg-iK-2 .某厂用功率为2.4kW的泵将90的热水由第一贮水罐送到换热器,热水流量为3.2kgs0在换热器中以720kJs的速率将热水冷却,冷却后送入比第一贮水罐高20m的其次贮水罐中。求其次贮水罐的水温。3 .求298K、0.81MPa下压缩空气的用。设环境温度298K,压力0.1013MPao4 .速率为150ms的稳定流淌水蒸汽,压力为3MPa,温度为723.15K求Ikg此水蒸汽的有效能。环境温度298.15K,压力0.1013MPa。5 .某热电厂的烟囱以IoOOm3h(标准体积)的流量,将300C的烟道气排入大气,求排出气体的火用损失。假设烟道气以CO。表征,可视为抱负气体,其恒压热容为C=19.73+7.356X10-2T5.61810-5T2(单位:Jmol-iK-i)oP6 .计算ImoI氮气在300K、1.0MPa下的火用,假设氮气此时听从抱负气体方程。

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