化工热力学第三版课后复习资料完整版朱自强.docx

其次章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式2-1试分别用下述方法求出400C、4.053下甲烷气体的摩尔体积。(I)志向气体方程：(2)联法计算“附(1)积可为方程；(3)方柱；(4)维里截断式(2-7)0其中B用的普遍化关依据忠向气体状态方仪.可求出甲烷气体在走向状况下的卓尔体(2)用方程求摩尔体积将方徨笳加支形，可写为(E1.)其中从附表1查洋甲烷的临界温度和压力分别为司=190.6K,3=4.60,带它们代入a,b表达式得二0以志向气体状定方程求福的W为初值，代入式(E1.)中迭代求解，笫一次迭代珥到三位为其次次迭代访W为习和弓已经相姜很小，可终止迭代。故用方程求得的卓尔体枳也似为(3)用方程求卓尔体积将方徨柄加变形，可与为式中IXI日从附妻1杳仔甲垸的9=0.008。将可与n代入上式用百、弓彳。”求aWb.以方程求琼的V金代入式(E2),同时将a和b的他也代入该式的右边.藉此求式(E2)左垃的V1A,当上法迭代一次，V值仍为I(4)维里截断式求摩尔体积依据维里栽折式(2-7),故也络求俗甲烷的摩尔体积近似为(E3)(E4)(E5)(E6)厂1I已知甲烷的侏心因子n=0.008,故由式(E4)(E6)可计算得到从式(E3)可得因三).故四种方法计算得利的甲烷气体的摩尔体枳分别为-1、-1、C=-J和=Jo其中后三种方法求得的甲烷的联尔体积基本相等，且与第一种方法求出的值差异也小.这Jt由于该物系比较接近点向气体的原因。2-2含有丙烷的0.5区的容器具有2.7的耐压极限°出于平安考虑.规定先进容耨的丙烷为127"C,压力不当超过耐压极限的一半。试间可充入容器的丙烷为受少千克？I解I从附表1套得丙烷的可、目和j,分别为4.25,369.8K和0.152。则IXI用普速化压缩因子关联求谈物系的压缩因子Z。依据可、_：值，从附次(7-2).(7-3)插他求阳：H3,C=3,故1X丙烷的分子量为44.1,即丙烷的学尔质量M为0.00441。所以可充进容器的丙烷的质*m为从计算知.可充9.81的丙炊:。本腮也可用合适的法和其它的甘达化方法求解。2-3依据方徨、方程和方程，导出其潜数a、b与临界游数的关系式°I解I(1)方程式.I(EI)利用临界点时临界等温线拐点的牧证，即IX(E2)将式(E1.)代入式(E2)讲到两个侏寻收方程，即临界点也若合式(E1.),得(E5)式(E3)(E5)三个方徨中共有a、b、可、卫加可五个维数.由于目的试验值误捶较大.通浜将其消去.用百粕目来表达a和bo解法步既如下：令区J(临界压缩因子).即三。同理，令，,回和回为两个传定裁数。将a、b、习的表达式代入式(E3)(E5),I1.整理均X(E6)I(E7)XI(E8)式(E6)除以式(E7),式(E6)除以式(E8)出 (E9) =V-M(E1.O)对式(E8)整理后，得IX(E1.1.)式(E9)减去(E1.O),毋(E12)由式(E12)解出叵,或IKI(此解不先定为般小正根).或IX(回不能为负债，宜摒弃)再枸叵代入式(E9)或式(E1.O),府IX(E13)解式(E13).弭最小正根为V1三将叵和rn代入式(E1.1.),卷rn,故(E14)中福鼎2卜'中(3a)辛丫"E''三姓射(tZ3)(忆3)B'4*f(Sia)*平(0c3)1不创物,(613)辛区'IXI'×*J1.甲X*卒杳次弁再釜射'*单辛业3母立与F翎E'国团"犯mis*的3区n»*财曰qz'"三上卒译卒注在MG等卒在甲君卒(£)(I3)三(913)三J“辛滋*转回O,部虫网q+短卒中®刖宗闻应然«国0利三卒44条卒甘*翎F。F岳五°qwc½"1.i*物等卒史'将国物E。F甘翎等卒8自屈*Ur翎WV琳酱训白q'e%小雄*整阱添卒H雅卒(6)°*11*划后q'i?3用育央心(i3)辛唯(ta)*(E23)方程的目=0.3074.*其分别代入式(E21)和(E23)后.就可联立游出回与回，出到0=0.45724和区=0.0778oJR终科到IXI和目2-4反应客的容积为1.213目.内有45.40乙酹蒸气，温度为227。试用下列四种方法求算及应器的压力。已知试脸他为2.75。(1)方程；(2)方程；(3)方程.；(4)三参数普退化关联法O解(1)用方程法计算从附表1佥得乙蜉的目和分别为6.38和516.2Ko则力程吞数a、b为再求乙醉在该状态下的摩尔体积.V按方程求算压力，=JT(2)用方徨计算从附泉1去得乙醇的“为0.635。方仪中的a加b分别计算如下：E三1.(3)用方程计算,将上述有关数值代入方程.司将上运数位代入方程，得(3)用甘达化纸里系数法计算依据临界游数和以方物求出的P为初值.求出对比温反和对比压力，即已知乙电的偏心因子=0.635.按下式求压缩因子Z的值.所以因2.784和2.759比较接近，不需再迭代。将4种方法计算5«到的话果列表比较。计算方法33IdO识姜12.759-0.3322.752.7370.4732.6952.0042.784-1.24由上次知.所用四种方法的计算课差都不大，但以方程法求访的值和试物值也为按近。其余的方法衲妾。第一和第四种方法抄到的处负偏差.而其次和第三种方法却处正偏差°2-5某气体的关系可用方程农述.当温度高于目的.试推导出以下两个极限斜率的关系式：(1)区;(2)叵0两式中应包含温度T和方根的*数a和bo(*f依据压缩因子的定义(E1.)带式(EI)在恒T下对P求编导.(E2)依据方程1.可求出x,I(E3)将(E3)代入(E2),场(E4)0也用方彳乂来表达，即1(E5)将(E5)代入(E4),得(1)当日，故1(2)当0，日，故I(1)、(2)两种状况下祖到的结果即为两个极限科本的关系式。2-6试分别用卷退化的方程、方程和方程求笄异丁烷蒸气在35OK、1.2下的压缩因子。已如试验14为0.7731。解(1)枸方过普通化.可见原书中的(2-2OC)和(2-20d).即式(E2)的右边的Z以1为初位代入进行迭代，直至得到一收放的Ztt1.C由附表I先珥异丁烷的可、可分别为j=3.65408.1K,则以1代入式(E2)右边.珍把回代入式(EI)右逸，语再把1.J代入式(E2),解密回，代入式(E1.).得1.J按此方法不昕迭代，依次福1.三J，E三1.，1.J目和习已特别接近，可终止迭代。异丁烷蒸气的压缩因子为1.=J(2) 的H通化形式如下(见原书式(2-21)1 XI(E3)XI(E4)1(E5)11x(E6)迭代的过程为：求m和F值日取j=1.求h值E×3求Z1.阴收敛的Z值。查得异丁烷的偏，因子.占J,故依据式(E5)和式(E4)可计以习=1代入式(E6)右地，出再由式(E3)可出按上述方法.依次可俗IXI，IKI，IKI，IKI，IXI可和目已柠别按近，可络止迭代。故1.=J(3)用甘地化的方理计算若要按列24的思路来计算，业先导出类似于式(2-21)的竹泡化的方彳SU令国，则IXI,IXI，将上述4式代入式(2-18),并简化后，访出上述各法的课差列于下双。由景知.对九百的推算.分别以等法和昔法为好，且可的推算诙妾比可墨大。推算方法临界常数误整山误是等法757.23-0.1611.896-2.55等法759.51-0.4612.156-4.79法746.911.2011.3322.31号法758.4-0.3211.3472.18等也给出了1.和，的推算方程如下：据此也可推算正十九烷的初可。识姜：识差：E三由等法估算正十九烷的，共识妾仅比帝法利差，但比其它三种方法都要优越些；相及，该法估算的识差却双小，比以上四种方法都好.识姜耍小近半个数*级，法友更好。由此可见常常查阅文献.与时(具述Jt很莫妻的。2-9试用.加0'法估算下列化合物的偏小因子加298.15K时液体摩尔体积0(1)甲乙酮.(2)环乙烷.(3)丙烯酸”解I此也加何计算?首先要查阅原书P34脚法中的文献4。从该文献中知晓应用何种方程、并也表(此两表巳在附表9和附表IO中给出)获珥一阶和二阶的致据回、日和可、回等。(1)甲乙酮应窿怎到式(2-48)仪能用于正烷母的偏心因子估算。对于甲乙酮则应从安阅的文献.中琼出来算方程二先估算甲乙酮的儡心因子，公W一阶计算的方程为I(E1.)式中，可为要估算化合物分子中基团i出现的次数；目为i的偏心因子一阶基团贡献强。甲乙酮可分解为回、回和山三种基团.从附表9中可以我丹回和回，并列表如下：基团回a/1.=j0.296020.02614回0.146910.016411.015220.03655将有关数据代入式(E1.),周则按式E2/298K时坏乙烷的摩尔体积按式(E3)作一阶估算.此时0,则从BE音苦的气体物性估算手册中查理298.15K时环乙烷的饱和液体摩尔体积为O.1O875C三O以此为文献也，则按式(E3)作二阶估算时，1,从附农10中查祖六元环的基团贡献值为0.0063C三,因此对环乙烷而言，不论足或足九二阶估算的结果都没有一阶估算的精确。(3)丙麻酸丙端峡可分解成如下的基团，弁佥司共工团贡献值。基团回回回回0.408420.37271.670370.022320.08774-0.0005一阶估算”，扶式(EI),从化学化工物性数据手班森狎丙陆酸的“值为0.56,以此为文献位.进行误罢计算，二阶估算挟式(E2),1.一阶估算九按式(E3),0.丙炜酸的密度数据来自化学化工物性数据手册，经换算，丙烯改在25时的液体摩尔体枳为0.0692C=J,以此为文献依，则二阶估算，按式(E3),1,*集你X4343.0Z'再过4W3微沿JN*E出必463个'号冰甲*"Sr钙*冰唯用M3.O1平就44察在出：Z索早°%【£Z*谀'R郎=15600m碉浜睢m容'C=IZZ,600M的划许玄30必？-*:申亚8短卒°XhH冷/温冰立:44次卒Uf：I辛S牟Ut0K1.6£8西书冰吁磁SQOCoc=*O61.O=tr'1.三1.OcO=0'6r=E'X66XE8阜。羊卜琳8微微2S600*1碗内®TS°观审近08出系3敏次24QOCI拉到OhZ°3¾W单到在容IA软'4士舔*H¾11'毛衣8*那必辟Tft中44¾1.C回目*亲丁后伞工那'皆早上3iUM:帝J劣箕“觇一F好音会首ua=翎£皿Q。夕T与哗圆"盖*'”出舒H1.1诋Wm。身物fcN-X釜京药密/早JUd='M*1.优混W(q)°n物皿量、单京玛小fcy三*Hw'*e叱m*番'母鹿£盘软而传钟XnI睁时前诲/翎电冰睢秘>1861睢£国，班印饰号M三nE<三*h4*jtmss.o。上'(P)687-21Z,00I9T-Z.IOO9aS8C00096550和脚也z-ZI1.IO£91-/.oroWZ.860ZWZOZO挈£Ir91.1606006KI-忆【6009CRM08ct1.-9Z.E0巴卫二由%/春洪M1.=%/奏祟如一%/春洪ua=%/-济的侨.£1U/箕早j.:中?Ifir。1笔齿泳一工呼卬十!»丘*尉翎堡中°堂工至4*串吊如招天牌葆°W5例M1.-XHf尉珏国如士'H1.比RfE业'fE34一4士诂尉苴早J3f7'甲小西号力立:早山«士依据二值.从ES2-11的饱和液体线上查59对比度密度.Q=2.770同理.1.依据此他，从图2-11的饱和液体线上佥得巨JO故依据方程.有乙硫呼的摩尔体积计算值为0.0954三,和试验也相比.谋法为0.42%o2-115(),C.60.97由0.401(摩尔分数)的氮和0.599(联尔分数)的乙端组成混合气体，试用下列4种方法求算混合气体的卓尔体机。已知从试验数据，gjo(1)志向气体方程；(2)定律和普范化压缩因子图；(3)虚拟临界常效法(现则)；(4)混合物的其次组里系数法。解I(1)志向气体方程法依据志向气体方程求讨泥合物的朦尔体积zJ为(2) 定律和普遍化压缩因子的法依据定律nU(E1.)从附表1frw回和a的可和目，a(1):3=N1.,3=0(2):可=q,习=曰依据日、3W-,求出回(1)和回(2)的礼目为四(1)：z*g1,三1(2):IXI,IXI从苦造化二参数压缩因子图森得相应的aui回：0；回：1.=J代入式(E1.)得(3) 虚拟临界情致法(现则)法佟据堤则计算混合物虚拟临界常数.故可求出混合物的对比温度和对比压力.IXI，X】做*(£3)U*(OIH)4(6H)*密加*(a)?邹如'(1)*(013)叱(63)*都加*(113)辛a加*(I)叵P:工呼撷不箕4÷3"'1*物里当前Tn解呵"'口"号'回'E'叵物与成专哥"I*阳*¥°中*(a)辛。(£H)?W漱'»*田存*徒*启业°4»滋京*(oa)辛叱(63)*'(£3)辛比呼Xda'中*卒翎、设的解丘'谛*由褥学箕翎与正取(II3)三*三(013)-J(63)1心'首我条海*7卜的珏翎*F叱R(83)XI(£3)F1.(93)1I(SH)IXI(ta)1(£3)IX(23)I-I'(Zr乙)PI(IZ,-Z)*部加条麻沙至期¥许8驻号徐(t)尸1-ftk*(W)G0壬国服药:Hr珏麻等=妥'回睢E跖加交又其次维里系数可的计算如下:传据式(E4)申式(E8),依据式(E1.1.),代入式(E9)和(E1.O),代入式(E3)丹将上述计算结果综合成衣Io*.、维里方程计算混合气体的联尔体枳时的一些中间参数BOB1.B-(K)3-1311-11126.23.390.08950.2900.04012.5606-0.10750.1357-0.0016472-2282.45.04O1290.2760.0851.1443-0.25710.04135-0.11811-2188.784,1130.10800.2830.06251.7118-0.095660.1210-0.03358法：方框中的数值系从附表1我得.其余的分别依据式(E3)式(EII)求得。依据式(E2)求出3,得依据组里钱折式(2-7),求出混合物的压缩因子为者压缩因子为''负值二鹿味将摩尔体积为负值。这Jt没有任何物理愈义的，也处不合理的。说明方法(4)在布达60.67的压力下处不适合的。将四种方法计算结果综合成灰2。由灰可知.(2)、(3)两种方法求出的结果和试验值很接近，而方法(1)也即忠向气体方往求祖的话果保是很大.这是由于系统昨急向的原因。比较(2),(3)两种方法，可以W出(2)法.也即定律，求出的结果为战优。表2、由4种方法计算混合气体的压缩因子和率尔体积计算方法_压缩因子率尔体彳只/m3!媒鉴/%试验值计算值11.401.00.0440728.621.400.061700.031.450.063903.64-0.334(Jti无品义义)2-12以化学计量比的回和回合成氢，在25和30.395下.混合气以I-J的流通进入反应据。氨的转化率为15%0从反应器出来的气体经冷都和梃缩.整氨分别出后,再行苗环。(1)计算行小时合成氨的量：(2)若反应器出口的条件为27.86.150C,米内径为三的出口管中气体的流速。薛I先求出回(1)+3(2)混合气体的摩尔体积可，拟用定律求解“由附表1分别森得回和回的可、可为 :IXI,IKI ：IXI,1.J然后来回和回的回、可， :IXI.IJ ：Ix*rIXI依据3、I查二参数普逾化ZB91*1×I,IXI因为回W。回是以化学计量比输入.故已知混合气体的进口体枳流,为,则混合气体的进o班尔冰遑J依据反应的计量关奈,起先I30结束1-0.151_=口(总量)43.7则每小时合成氨的可由下式计算卷出，(2)先求出口气体的组成二因为出口气体中再求出O气体的摩尔流选,则可求出各组分的对比性质为利用定悻求出口气体的摩尔体积Jo先从附玄佥得a的IXF,