化工熱力學第2章習題解答

2章Ｐ－Ｖ－Ｔ關系和狀態(tài)方程一、是否題純物質(zhì)由蒸汽變成固體，必須經(jīng)過液相（錯。如可以直接變成固體）當壓力大于臨界壓力時，純物質(zhì)就以液態(tài)存在（）由于分子間相互作用力的存在Z=1（錯。如溫度大于Boyle溫度時，Z＞1）純物質(zhì)的三相點隨著所處的壓力或溫度的不同而改變（系自由度是零，體系的狀態(tài)已經(jīng)確定）在同一溫度下，純物質(zhì)的飽和液體與飽和蒸汽的吉氏函數(shù)相等（）只有吉氏函數(shù)的變化是零）virial（）二、選擇題(CP－V圖上的亞臨界等溫線。)飽和蒸汽 B. 超臨界流體 C. 過熱蒸汽TP（B圖上的亞臨界等溫線）>Ps B. <Ps C. =PsP-V等溫線的正確趨勢的virial方程，必須至少用到V的立方型方程）第三virial系數(shù) B. 第二virial系數(shù) C. 無窮項 D. 只需要理想氣體方程P0時，純氣體的PV的值為。因 PV,RTlimZ P

，又limZ

0）P0 P0 P0 T TTB0 B. 很高T時0 C. 與第三virial系數(shù)有關 D. 在Boyle溫度時為零三、填空題

表達純物質(zhì)的汽平衡的準則有GsvT

Gsl

TGT,Vsv GT,Vsl （吉氏函數(shù)、 dPs

Vsv（Claperyon方程

P(T,V)dVPsVsvVsl（Maxwell等面積規(guī)則。dT TVvap

Vsl 它們能（能/不能）推廣到其它類型的相平衡。、Pitzer、Lee-Kesler和Teja的三參數(shù)對應態(tài)原理的三個參數(shù)分別為

,PZ 、TP,、

P,和TP,。

r r cr r

r r r r 對于純物質(zhì)，一定溫度下的泡點壓力與露點壓力相同的（不同圖上是重疊)P-V圖上是分開()，泡點的軌跡稱為飽和液相線飽和汽相線PRaa

yy aa k)=i j ii jj iji1j1y2a y2a y2

2yy aa

2yy aa

2yy aa

，其1 1 2 2 3 3

1 2 12 12

2 3 23 23

31 31 31中，下標相同的相互作用參數(shù)有k ,k 和k ，其值應0；下標不同的相互作用參數(shù)有11 22 33k 和k ,k 和k ,k 和k 已作k k ,k k ,k k 處理)，通常它們值是如何得到？從12 21 23 32 31 12 12 21 23 32 31 12實驗數(shù)據(jù)擬合得到，在沒有實驗數(shù)據(jù)時，近似作零處理。正丁烷的偏心因子=0.193，臨界壓力P=3.797MPa 則在T=0.7時的蒸汽壓為c rPsP1010.2435MPa。c四、計算題334.4J-1.00和1.091c3且0610.62Pa和解：在溫度范圍不大的區(qū)域內(nèi)，汽化曲線和熔化曲線均可以作為直線處理。對于熔化曲線，已知曲線上的一點是273.15K，101325Pa；并能計算其斜率是dP Hfus m 1.3453107PaK-1dT TVmPm

1013251.3453107273.15對于汽化曲線，也已知曲線上的一點是273.15K，610.62Pa；也能計算其斜率是dPs Hvap Hvap

25088.314

2.4688PaK-1dT Tb

Vvap

TVsvb

273.15 610.62Ps

610.622.4688T273.15解兩直線的交點，得三相點的數(shù)據(jù)是：Pt

615.09Pa，Tt

273.1575K試由飽和蒸汽壓方程（A-25℃時的汽化焓。dlnPs

vap vap 壓下

RT2

dlnPsdT vapT2 RZvapT

RT2 dT B dlnPs B 由Antoine方程lnPs

A 得 CT dT

CT2查附錄C-2得水和Antoine常數(shù)是B3826.36,C45.47故 B RB

8.3143826.36Hvap

T

RT2

1

1

44291.84Jmol-1T

298.15 用Antoine50PR50℃時飽和汽、液相摩爾體積（用軟件計算Racket50（106.94c3mo-。解：查附錄得Antoine常數(shù)：A=6.8146,B=2151.63,C=-36.24臨界參數(shù)T=425.4K,P=3.797MPa,ω=0.193c cRackett=0.2726,β=0.00032151.63lnPS6.8146

36.24

PS0.504MPa由軟件計算知Vsl

103.0193cm3mol1，Vsv4757.469cm3mol1Rackett方程V

(RTC

/PTC

Tr

)2/7Vsl107.01cm3mol1五、圖示題P-相圖，并在圖上指出(a(b（）（d）（）汽液共存（）固液共存（）(h汽液(i)T>T、T<T、T=T的等溫線。c c c超臨界流體超臨界流體PCGS/LV/LV三相線V/SV=、S、G）隨T的變化（M-T圖上的等壓線來說明。VVP=常數(shù)SP=常數(shù)GP=常數(shù)CPP=常數(shù)T=TbT=TbT=TbT=Tb六、證明題 1. 由式2-29知，流體的Boyle曲線是關于 T

0的點的軌跡。證明vdW流體的Boyle曲線是abRTV22abVab20PPPVZ 1

證明：