《高等化工热力学》习题及参考答案.doc 17页

'1.1如果流体服从vanderWaals方程，请导出A和G的偏离函数以及逸度系数的表达式。解：1.2请根据下列丙酮(1)－氯仿(2)溶液的实验数据(35.17℃)计算（1）以纯液态为标准态，丙酮的活度及活度系数，（2）以无限稀释为参考态，氯仿的活度及活度系数。x20.00000.05880.12320.29100.42320.51430.66350.79970.91751.000p1/kPa45.9343.0939.9030.7023.2818.0010.535.001.730.0p2/kPa0.0001.232.727.3911.8515.7122.6929.9235.6139.08解：(1)以纯液态为标准态，则 (1)以无限稀释为参考态,则x20.00000.05880.12320.29100.42320.51430.66350.79970.91751.000p1/kPa45.9343.0939.9030.7023.2818.0010.535.001.730.0p2/kPa0.0001.232.727.3911.8515.7122.6929.9235.6139.0810.93820.86870.66840.50690.39190.22930.10890.0377010.99680.99080.94270.87870.80690.68130.54350.456600.03150.06960.18910.30320.40200.58060.76560.91121=0.500.53530.56490.64980.71650.78160.87510.95740.993111.00001.07051.12991.29971.43301.56331.75011.91471.98632.00001.3已知对45℃时四氯化碳(1)-乙腈(2)混合物的平衡气相组成，总蒸气压及混合热如下，请分别计算：（1）活度,与的关系曲线，（2）45℃时及与的关系曲线，（3）,及与的关系曲线。x100.1280.3170.4140.6310.8211y100.4000.5210.5600.6080.6701P/kPa27.5040.5348.0148.6549.0947.1034.50△H/J/mol04147458609307360解：（1）以纯液态为标准态，由表知，则 x10.00000.1280.3170.4140.6310.8211.000x210.8720.6830.5860.3690.1790y10.0000.4000.5210.5600.6080.6701y210.6000.4790.4400.392.03300P27.540.5348.0148.6549.0947.1034.5p1/kPa016.2125.0127.2429.8531.5634.5p2/kPa27.524.3223.0020.7718.817.53000.450.720.790.870.91110.880.840.760.680.640（2）恒温下，x10.000.1280.3170.4140.6310.8211.000J/mol0-541-594-646-591-4640J/mol095513391506152112000 （3）x10.000.1280.3170.4140.6310.8211.000J/mol0624106011501153779004147458609307360J/mol0-210-315-290-223-4301.4已知NaCl水溶液中NaCl的浓度mB及平均离子活度系数如下，请求出相应的xB及，并请讨论，这些数据可说明什么问题？mB0.0010.010.10.51.02.04.06.00.96490.89600.77840.68110.65690.66760.79320.9862解：mB0.0010.010.10.51.02.04.06.0 0.96490.89600.77840.68110.65690.66760.79320.98620.0000180.00020.00180.00880.01740.03360.06290.08880.96490.89630.78120.69340.68050.71570.90741.19922.1由和,导出巨正则系综热力学函数关系式.：又由于： 或者：由麦克斯韦变换关系式：2.3在1atm，300K，V＝1cm3条件下，求Ne的分子配分函数q，此值有无量纲？并请求出正则配分函数（以表示）。（已知mH=1.660×10-27kg,MNe=20.179）解：Ne为单原子分子：只有平动加电子配分函数 无量纲2.4（1）请证明（2）请证明(式中)，并由此说明，尽管可以忽略，但是一个不小的量。解：（1）∵, ∴（2）若，大于04.2将1kmol氮气压缩于0.04636m3的钢瓶中，温度为273.15K，请分别使用理想气体公式、RK方程、SRK方程和PR方程计算此时的压力，及计算值与实验值比较的相对偏差（实验值：101.33MPa）。 （氮气的临界参数为,,）解：理想气体状态方程：RK方程：SRK方程：=0.5536 PR方程：4.3有压力为105Pa和温度为25℃的氮气，现将其由100L压缩到1L，其温度降为－100℃，试求此时压力。（提示：可将初始状态的氮气视为理想气体，终了状态的氮气则以RK方程计算）解：始态：终态： 4.4用下列公式计算N2(1)-n-C4H10(2)混合体系（x1=0.30）在188℃，6.89×103kPa时的摩尔体积（1）理想气体状态方程（2）维里方程混合规则：，cm3/mol,cm3/mol,cm3/mol,,,（3）Pitzer对比态关联式已知n-C4H10的参数为K,MPa,（可采用混合规则，式中X为参数）解：（1）理想气体状态方程（2）维里方程（3）Pitzer对比态关联式 查得4.5请用下列状态方程计算乙烷(1)-丙烷(2)混合气体（）在5.066MPa和100℃时的摩尔体积。（1）理想气体方程；（2）vdW方程；(3)RK方程。（乙烷和丙烷的临界参数见右表）Tc(K)pc(MPa)C2H6305.44.884C3H8369.84.246（1）理想气体方程（2）vdW方程由：， 得，(3)RK方程由：得：，5.1已知，式中为方程参数，请导出的表达式。解： 5.2已知苯（1）－环己烷（2）体系在77.6℃和液相组成时形成共沸物，总压力为，且和。请用vanLaar方程计算此温度下分别为0.0,0.2,0.4,0.6,0.8和1.0时的各组分活度系数、平衡压力和汽相组成。（提示，汽相可视为理想气体，平衡条件为,且共沸点时）解：77.6℃和液相组成，，且和汽相可视为理想气体，平衡条件为,且共沸点时汽液平衡时： 则：011.1341100.96710980.20.81.07281.0060.210.77821.2878.830.40.61.03541.02110.4060.59441.1460.090.60.41.01381.0426.05960.40460.3940.840.80.21.00311.0685.07860.20779.6520.981.0011.09750.98.099.305.3请用UNIFAC方程计算丙酮(1)－正戊烷(2)体系在307K，x1＝0.047时丙酮的活度系数。有关的基团参数为基团编号RkQkCH310.90110.848CH220.67440.540CH3CO221.67241.488a1,22a22,1476.4K26.76K解： '