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化工热力学 第三版 课后答案 朱自强

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化工热力学第三版课后习题答案全

化工热力学第三版课后习题答案全

化工热力学第三版课后习题答案第一章比较简单略第二章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22.522.560.5268.314190.60.427480.42748 3.2224.610c cR T a Pa m K mol P -⨯===⋅⋅⋅⨯53168.314190.60.086640.08664 2.985104.610c c RT b m mol P --⨯===⨯⋅⨯ ∴()0.5RT aP V b T V V b =--+()()50.5558.314323.15 3.22212.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---⨯=--⨯⨯⨯+⨯=19.04MPa (3) 普遍化关系式323.15190.61.695r 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 ZRTP P P V == ∴c r PV Z P RT =654.61012.46100.21338.314323.15cr 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=0.462301Z 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。

化工热力学第三版(完全版)课后习题问题详解

化工热力学第三版(完全版)课后习题问题详解

化工热力学课后答案第1章 绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。

（错）2. 封闭体系中有两个相βα,。

在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。

（对）3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对）4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

）5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

）二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。

2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。

3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C igP⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，错误！未找到引用源。

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H = 1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误！未找到引用源。

U = 0 ，错误！未找到引用源。

H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，错误！未找到引用源。

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

化工热力学课后答案第1章 绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。

（错）2. 封闭体系中有两个相βα,。

在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。

（对）3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对）4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

）5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

）二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。

2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。

3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，U =()1121T PPR C igP ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，H =1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，U = 0 ，H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，U =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11211ig P C R igPP P R V P R C ，H =1121T P P C igP C R ig P ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

化工热力学课后答案第1章 绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。

（错）2. 封闭体系中有两个相βα,。

在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。

（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对）4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

）5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

） 二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。

2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。

3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，错误!未找到引用源。

U =()1121T PPR C igP ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，错误!未找到引用源。

H = 1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误!未找到引用源。

U = 0 ，错误!未找到引用源。

H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，错误!未找到引用源。

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案(I).doc

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案(I).doc

化工热力学课后答案第1章 绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。

（错）2. 封闭体系中有两个相βα,。

在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。

（对）3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对）4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

）5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

）二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。

2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。

3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C igP⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，错误!未找到引用源。

U =()1121T PP R C igP⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，错误!未找到引用源。

H = 1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误!未找到引用源。

U = 0 ，错误!未找到引用源。

H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，错误!未找到引用源。

工程热力学课后答案解析华自强张忠进(第三版)

工程热力学课后答案解析华自强张忠进(第三版)
解对于储气罐（开口系统）可写出能量方程：
QU2−U1He−HiW
按题意有：
Q0（绝热）
Ui0（充气前为真空）He0（无质量流出）W0(无功量交换)
因此有：
显然:
HiU2，
micpTim2cT2
mim2
因此有：
T2
cp
Ti
cν
kTi
=1.4×300
=420K=147℃
3-13图3-3所示气缸中气体为氢气。设气
0.1632
xCO2
7
125
0.056
x37.557.6
2125
x2.50.02
0.7608
(2)
H2O
M
125
1
x1x2Lxn
M1M2Mn
1
0.16320.76080.0560.02
3228
=28.8g/mol
4418
(3)
RRm8314.32.887kJ/(kg·K)
gM28.8
3-17汽油发动机吸入气缸的是空气和汽油蒸汽的混合物，
解以1kg压缩空气为研究对象，则在管内时流动空气的总
2
能量为hcf1gZ
，而终态时流动空气的总能量为
2
c2
h2
f2gZ。
2
假设q0,
w=0及cf1<<cf2,Z1=Z2,
且由附表1查得空气的比定压热容为1.004kJ/(kg·K),则喷出
气流的流速为
cf22101.004303−273245.4m/s
解由附表1查得空气的比定压热容为1.004kJ/(kg·K),则增压器消耗的功为
wsh1−h2cp(T1−T2)
=1.004(300-365.7=-65.96kJ/kg

工程热力学课后答案--华自强张忠进(第三版)pdf

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0.2
（2）当比热容为定值时，比熵的变化为
⎛
∆sM⎜cp0ln
T2
p⎞
−Rgln2⎟
⎝T1
p1⎠
由附表1，氧气的cp00.917kJ/(kg·K),故得
∆s32⎜0.917ln600−0.2598ln
2⎟22.73J/(mol·K)
⎝300
1.5⎠
3-12有一空储气罐自输气总管充气，若总管中空气的压力 为0.6 MPa，温度为27℃，试求：(1)当罐内压力达到0.6 MPa时，罐内空气的温度；(2)罐内温度和输气总管内空气温度的关系。
第三章理想气体热力学能、焓、比热容和熵的计算
3-1有1kg氮，若在定容条件下受热，温度由100℃升高到
500℃，试求过程中氮所吸收的热量。
解由附表1查得氮气的比定容热容为0.741kJ/(kg·K),因此，加热1kg氮气所需的热量为
qVmcVT2−T1=0.741×400=296.4kJ/kg
3-2有1mol二氧化碳，在定压条件下受热，其温度由800K升高到1000K，试求按定值比热容计算所引起的误差，并分析其原因。
3-7有1mol氧，设其温度为300K，因受热而升温至520K，设比热容按经验公式变化，试计算氧的热力学能变化。
解由附表2可知，氧的摩尔定压热容公式为
Cp0,ma0a1Ta2T2a3T3
25.481.5210−3T−5.06210−6T21.31210−9T3
由附表1查得，氧的摩尔质量为32g/mol,于是
解由附表1查得空气的比定压热容为1.004kJ/(kg·K),则增压器消耗的功为
wsh1−h2cp(T1−T2)
=1.004(300-365.7=-65.96kJ/kg
3-6有一输气管断裂，管中压缩空气以高速喷出。设压缩空气的压力为0.15MPa，温度为30℃，当喷至压力等于0.1 MPa的环境中时，气流的温度降至0℃。试求喷出气流的流速，并说明必要的假设条件。

化工热力学第三版第3章答案

化工热力学第三版第3章答案

化工热力学(第三版)习题解答集朱自强、吴有庭、李勉编著前言理论联系实际是工程科学的核心。

化工热力学素以概念抽象、难懂而深深印在学生的脑海之中。

特别使他们感到困惑的是难以和实际问题进行联系。

为了学以致用，除选好教科书中的例题之外,很重要的是习题的安排。

凭借习题来加深和印证基本概念的理解和运用,补充原书中某些理论的推导，更主要的是使学生在完成习题时能在理论联系实际的锻炼上跨出重要的一步。

《化工热力学》（第三版)的习题就是用这样的指导思想来安排和编写的。

《化工热力学》自出版以来,深受国内同行和学生的关注和欢迎,但认为习题有一定的难度，希望有一本习题集问世,帮助初学者更有效地掌握基本概念,并提高分析问题和解决问题的能力。

为此我们应出版社的要求把该书第三版的习题解撰并付印,以飨读者。

在编写过程中除详尽地进行习题解答外,还对部分习题列出了不同的解题方法，便于读者进一步扩大思路,增加灵活程度;对部分有较大难度的习题前加上“*”号,如果教学时间较少,可以暂时不做,但对能力较强的学生和研究生也不妨一试。

使用本题解的学生，应该先对习题尽量多加思考，在自学和独自完成解题的基础上加以利用和印证，否则将与出版此书的初衷有悖。

参加本习题题解编写的人员是浙江大学化工系的朱自强教授、南京大学化工系的吴有庭教授、以及李勉博士等，浙江大学的林东强教授、谢荣锦老师等也对本习题编写提供了有益的帮助。

在此深表感谢。

由于编写时间仓促,有些地方考虑不周,习题题解的写作方法不善,甚至尚有解题不妥之处，希望读者能不吝赐教,提出宝贵意见，以便再版时予以修改完善。

第二章 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400℃、4．0５3ＭPa 下甲烷气体的摩尔体积。

（1) 理想气体方程;(2) ＲK 方程;(３)ＰR 方程；(4） 维里截断式（2-７)。

其中B 用Pit ｚer 的普遍化关联法计算。

[解] （1） 根据理想气体状态方程,可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积idV 为33168.314(400273.15)1.381104.05310id RT V m mol p --⨯+===⨯⋅⨯ (２） 用RK 方程求摩尔体积将RK 方程稍加变形,可写为0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ ﻩﻩﻩﻩﻩ ﻩ（E1）其中2 2.50.427480.08664c c c cR T a p RT b p ==从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =１９0.6Ｋ, c p =4．6０MPa,将它们代入a ， ｂ表达式得2 2.56-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010a ⨯⨯==⋅⋅⋅⨯ 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010b m mol --⨯⨯==⨯⋅⨯ 以理想气体状态方程求得的idV 为初值,代入式（Ｅ１)中迭代求解,第一次迭代得到1V 值为5168.314673.152.9846104.05310V -⨯=+⨯⨯ 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610)-----⨯⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯ 3553311.381102.984610 2.1246101.389610m mol -----=⨯+⨯-⨯=⨯⋅ 第二次迭代得2V 为353520.563353553313.2217(1.389610 2.984610)1.381102.984610673.154.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.381102.984610 2.1120101.389710V m mol ------------⨯⨯-⨯=⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯+⨯-⨯=⨯⋅1V 和2V 已经相差很小,可终止迭代。

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

化工热力学课后答案第1章 绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。

（错）2. 封闭体系中有两个相βα,。

在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。

（对）3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对）4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

）5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

）二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。

2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。

3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，U =()1121T PPR C igP ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，H =1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，U = 0 ，H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，U =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11211ig P C R igPP P R V P R C ，H =1121T P P C igP C R ig P ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。

化工热力学第三版课后习题答案(1)

化工热力学第三版课后习题答案(1)

化工热力学课后答案第1章绪言—、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。

（错）2. 封闭体系中有两个相， 。

在尚未达到平衡时，， 两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则，两个相都等价于均相封闭体系。

（对）3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对）4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

）5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程， 其体积总是变化着的， 但是初态和终态的体积相T 2等，初态和终态的温度分别为 T ［和丁2，则该过程的 UC V dT ;同样，对于初、终态T iT 2压力相等的过程有 HC p dT 。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、 终态与途径无关。

）T 1二、填空题状态函数的特点是： ________ 。

封闭体系中，温度是 T 的1mol 理想气体从（P , V ）等温可逆地膨胀到（P ，V f ），则所做的 功为 W revRTl nV i V f （以 V 表示）或 W rev RT l nP f P （以 P 表示）。

C PP T1T 1。

1.3. 封闭体系中的imol 理想气体（已知C pg ），按下列途径由T 、P i 和V 可逆地变化至P 2,则A 等容过程的 W = _，Q= Cp 1RP 2 P 2P i/C Pg RP 1 1 T 1 ， H=B等温过程的RTln l，^RTln t，U= 0 ，H=_0 ___ 。

解:EOSW revV 2 b RTl n丄 V 1 bRTln 纟V 1999In 2 1.0007222. 对于c P为常数的理想气体经过一绝热可逆过程，状态变化符合下列方程解: 3. 解: T 1 P 1（1），其式又是如何？以上a 、b 、 理想气体的绝热可逆过程,C ；gRdTT 22a Rb TT 1aln 旦 b T 2T1RT dV V cT dTCigC !，试问，对于C P a bTcT 2的理想气体，上述关系c 为常数。

化工热力学第三版课后习题答案

化工热力学第三版课后习题答案

《化工热力学》（第三版）习题参考答案58页第2章2-1 求温度673.15K 、压力4.053MPa 的甲烷气体摩尔体积。

解：（a ）理想气体方程133610381.110053.415.673314.8--⋅⋅⋅=⋅⋅==⇒=molm p RT V RT pV（b ）用R-K 方程① 查表求c T 、c p ；② 计算a 、b ；③ 利用迭代法计算V 。

()()()133113301103896.110381.1--+--+⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=+⋅⋅--+=+⋅⋅--=molm V molm V b V V T b V a b p RT V b V V T a b V RT p i i i i i（c ）用PR 方程步骤同（b ），计算结果：1331103893.1--+⋅⋅⋅=molm V i 。

（d ）利用维里截断式2.416.101172.0139.0422.0083.0111rrrr rr rr cc T B T BT p B T p B T p RT Bp RT Bp RTpV Z -=-=⋅⋅+⋅+=⋅+=+==ω查表可计算r p 、r T 、0B 、1B 和Z 由13310391.1--⋅⋅⋅==⇒=molm pZRT V RTpV Z2-2 V=0.5 m 3，耐压2.7 MPa 容器。

规定丙烷在T=400.15K 时，p<1.35MPa 。

求可充丙烷多少千克？解：（a ）用理想气体方程 136948.815.400314.85.01035.10441.0--⋅⋅=⋅⋅⋅⋅==⇒=⇒=molm RTMpV m RT Mm pV nRT pV （b ）用R-K 方程① 查表求c T 、c p ；② 计算a 、b ；③ 利用迭代法计算V 。

()()()13311330110241.210464.2--+--+⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=+⋅⋅--+=+⋅⋅--=molm V molm V b V V T b V a b pRT V b V V T a b V RT p i i i i i则可充丙烷质量计算如下：kg M V V M n m i ⋅=⋅⋅=⋅=⋅=-+838.910241.25.00441.031（c ）利用维里截断式：2.416.101172.0139.0422.0083.0111rrrr rr rr cc m T B T BT p B T p B T p RT Bp RTBp RTpV Z -=-=⋅⋅+⋅+=⋅+=+==ω查表可计算r p 、r T 、0B 、1B 和Z 由133610257.21035.115.400314.8916.0--⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=⇒=molm V RTpV Z m m则可充丙烷质量计算如下：kg M V V M n m i ⋅=⋅⋅=⋅=⋅=-+77.910257.25.00441.0312-4 V=1.213 m 3，乙醇45.40 kg ，T=500.15K ，求压力。

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

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临界参数 Tc=425.4K, Pc=3.797MPa, ω=0.193
修正的 Rackett 方程常数： α=0.2726, β=0.0003
ln P S 6.8146 2151.63 36.24 T
P S 0.504 MPa
由软件计算知 V sl 103.0193cm3mol 1， V sv 4757.469cm3mol 1
化工热力学课后答案
第 1 章 绪言
一、是否题
1. 封闭体系的体积为一常数。 （错）
2. 封闭体系中有两个相 , 。在尚未达到平衡时， , 两个相都是均相敞开体系；
达到平衡时，则 , 两个相都等价于均相封闭体系。 （对）
3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。 （对）
4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。 （错。还与压力或摩尔体积有关。 ）
Wrev PdV
C
ig P
R dT
RT dV
V
a bT cT 2 R dT Rd ln V 0
T
T2 a R
T1
T
b cT dT
R ln V2 V1
0,又 V 2 V1
P1 T2 ,故 P2 T1
a ln T2 b T2 T1 T1
c
T
2 2
T12
2
R ln P2 0 P1
3. 一个 0.057m 3气瓶中贮有的 1MPa 和 294 K的高压气体通过一半开的阀门放入一个压力
33
4. 对于三混合物，展开 PR 方程常数 a的表达式， a
yi y j aii a jj (1 k ij ) =
i1 j 1
y12 a1 y 22a 2 y32 a 3 2 y1 y 2 a1 a2 1 k12 2 y2 y3 a2 a 3 1 k 23 2 y3 y1 a3 a1 1 k31 ，其

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案解析

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化工热力学课后答案第1章 绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。

（错）2. 封闭体系中有两个相βα,。

在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。

（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

）二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。

2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。

3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，错误！未找到引用源。

U =()1121T PPR C igP ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，错误！未找到引用源。

H = 1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误！未找到引用源。

U = 0 ，错误！未找到引用源。

H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，错误！未找到引用源。

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

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解：用Antoine方程A=6.8635,B=1892.47,C=-24.33
（a）由软件计算可知
(b)
3.试由饱和液体水的性质估算(a)100℃，2.5MPa和(b)100℃，20MPa下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下
MPa， Jg-1， J g-1K-1, cm3g-1,
cm3g-1K-1
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第1章 绪言
一、是否题
1.封闭体系的体积为一常数。（错）
2.封闭体系中有两个相 。在尚未达到平衡时， 两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则 两个相都等价于均相封闭体系。（对）
3.理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对）
4.理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。）
2.对于混合物体系，偏离函数中参考态是与研究态同温．同组成的理想气体混合物。
四、计算题
1.试计算液态水从2.5MPa和20℃变化到30MPa和300℃的焓变化和熵变化，既可查水的性质表，也可以用状态方程计算。
解：用PR方程计算。查附录A-1得水的临界参数Tc=647.30K；Pc=22.064MPa；ω=0.344
A.
B.0
C.
D.
3. 等于（D。因为 ）
A.
B.
C.
D.
4.吉氏函数变化与P-V-T关系为 ，则 的状态应该为（C。因为 ）
A.T和P下纯理想气体
B.T和零压的纯理想气体
C.T和单位压力的纯理想气体
三、填空题
1.状态方程 的偏离焓和偏离熵分别是 和 ；若要计算 和 还需要什么性质？ ；其计算式分别是 和 。
四、计算题
1.某一服从P（V-b）=RT状态方程（b是正常数）的气体，在从1000b等温可逆膨胀至2000b，所做的功应是理想气体经过相同过程所做功的多少倍？

化工热力学第三版(完全版)课后习题答案

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化工热力学课后答案第1章 绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。

（错）2. 封闭体系中有两个相βα,。

在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。

（对）3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。

（对）4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。

（错。

还与压力或摩尔体积有关。

）5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。

（对。

状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。

）二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。

2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。

3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C igP⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，错误!未找到引用源。

U =()1121T PP R C igP⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，错误!未找到引用源。

H = 1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。

B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误!未找到引用源。

U = 0 ，错误!未找到引用源。

H = 0 。

C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，错误!未找到引用源。

化工热力学(第三版)课后答案完整版_朱自强

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第二章 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400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。

（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。

其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。

[解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积idV 为33168.314(400273.15)1.381104.05310id RT V m mol p --⨯+===⨯⋅⨯ （2） 用RK 方程求摩尔体积将RK 方程稍加变形，可写为0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1）其中2 2.50.427480.08664c c c cR T a p RT b p ==从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K, c p =4.60MPa ，将它们代入a, b 表达式得2 2.56-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010a ⨯⨯==⋅⋅⋅⨯ 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010b m mol --⨯⨯==⨯⋅⨯ 以理想气体状态方程求得的idV 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为5168.314673.152.9846104.05310V -⨯=+⨯⨯ 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610)-----⨯⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯ 3553311.381102.984610 2.1246101.389610m mol -----=⨯+⨯-⨯=⨯⋅ 第二次迭代得2V 为353520.563353553313.2217(1.389610 2.984610)1.381102.984610673.154.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.381102.984610 2.1120101.389710V m mol ------------⨯⨯-⨯=⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯+⨯-⨯=⨯⋅1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。

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第二章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式2-1试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。

（1）理想气体方程；（2）RK 方程；（3）PR 方程；（4）维里截断式（2-7）。

其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。

[解]（1）根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积idV 为33168.314(400273.15)1.381104.05310id RT V m mol p --⨯+===⨯⋅⨯（2）用RK 方程求摩尔体积将RK 方程稍加变形，可写为0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+（E1）其中2 2.50.427480.08664c c ccR T a p RT b p ==从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K,c p =4.60MPa ，将它们代入a,b 表达式得2 2.56-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K4.6010a ⨯⨯==⋅⋅⋅⨯53160.086648.314190.6 2.9846104.6010b m mol--⨯⨯==⨯⋅⨯以理想气体状态方程求得的idV 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为5168.314673.152.9846104.05310V -⨯=+⨯⨯350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610)-----⨯⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯3553311.381102.984610 2.1246101.389610m mol -----=⨯+⨯-⨯=⨯⋅第二次迭代得2V 为353520.563353553313.2217(1.389610 2.984610)1.381102.984610673.154.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.381102.984610 2.1120101.389710V m mol ------------⨯⨯-⨯=⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯+⨯-⨯=⨯⋅1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。

故用RK 方程求得的摩尔体积近似为3311.39010V m mol --=⨯⋅（3）用PR 方程求摩尔体积将PR 方程稍加变形，可写为()()()RT a V b V b p pV V b pb V b -=+-++-（E2）式中220.45724c c R T a p α=0.07780c cRT b p =0.520.51(0.37464 1.542260.26992)(1)r T αωω=++--从附表1查得甲烷的ω=0.008。

将c T 与ω代入上式0.520.5673.151(0.37464 1.542260.0080.269920.008)(1())190.60.659747α=++⨯-⨯-=0.435266α=用c p 、c T 和α求a 和b ，226268.314190.60.457240.4352660.108644.6010a m Pa mol-⨯=⨯=⋅⋅⨯53168.314190.60.077802.68012104.6010b m mol --⨯==⨯⋅⨯以RK 方程求得的V 值代入式（E2），同时将a 和b 的值也代入该式的右边，藉此求式（E2）左边的V 值，得563563355353558.314673.15 2.68012104.053100.10864(1.39010 2.6801210)4.05310[1.39010(1.39010 2.6801210) 2.6801210(1.39010 2.6801210)]1.381102.6801210 1.8217101.3896V ------------⨯=+⨯-⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯-⨯=⨯+⨯-⨯=33110m mol --⨯⋅再按上法迭代一次，V 值仍为3311.389610m mol --⨯⋅，故最后求得甲烷的摩尔体积近似为3311.39010m mol --⨯⋅。

（4）维里截断式求摩尔体积根据维里截断式（2-7）11()c r c rBp p BpZ RT RT T =+=+（E3）01ccBp B B RT ω=+（E4）0 1.60.0830.422/r B T =-（E5）1 4.20.1390.172/r B T =-（E6）其中673.15 3.5317190.6r c T T T ===4.0530.88114.60r c p p p ===已知甲烷的偏心因子ω=0.008，故由式（E4）~（E6）可计算得到0 1.60.0830.422/3.53170.02696B =-=1 4.20.1390.172/3.53170.1381B =-=0.026960.0080.13810.02806ccBp RT =+⨯=从式（E3）可得0.881110.02806 1.0073.5317Z =+⨯=因pVZ RT=，故33311.007 1.38110 1.39110id ZRTV ZV m mol p---===⨯⨯=⨯⋅四种方法计算得到的甲烷气体的摩尔体积分别为31.38110-⨯、31.39010-⨯、31.39010-⨯和31.39110-⨯31m mol -⋅。

其中后三种方法求得的甲烷的摩尔体积基本相等，且与第一种方法求得的值差异也小，这是由于该物系比较接近理想气体的缘故。

2-2含有丙烷的0.53m 的容器具有2.7Mpa 的耐压极限。

出于安全考虑，规定充进容器的丙烷为127℃，压力不得超过耐压极限的一半。

试问可充入容器的丙烷为多少千克?[解]从附表1查得丙烷的c p 、c T 和ω，分别为4.25MPa ，369.8K 和0.152。

则127373.15 1.08369.8r c T T T +===2.70.3184.252r c p p p ===⨯用普遍化压缩因子关联求该物系的压缩因子Z 。

根据r T 、r p 值，从附表（7-2），（7-3）插值求得：(0)0.911Z =，(1)0.004Z =，故(0)(1)0.9110.1520.0040.912Z Z Z ω=+=+⨯=丙烷的分子量为44.1，即丙烷的摩尔质量M 为0.00441kg 。

所以可充进容器的丙烷的质量m 为61.35100.50.04419.810.9128.314(127373.15)tpV m M ZRTkg =⋅⨯⨯⨯==⨯⨯+从计算知，可充9.81kg 的丙烷。

本题也可用合适的EOS 法和其它的普遍化方法求解。

2-3根据RK 方程、SRK 方程和PR 方程，导出其常数a 、b 与临界常数的关系式。

[解]（1）RK 方程式，0.5()RT ap V b T V V b =--+（E1）利用临界点时临界等温线拐点的特征，即22()()0c c T T T T p pV V==∂∂==∂∂（E2）将式（E1）代入式（E2）得到两个偏导数方程，即20.52211()0()()c c c c c RT a V b T b V V b -+-=-+（E3）30.53311()0()()c c c c c RT a V b T b V V b --=-+（E4）临界点也符合式（E1），得0.5()c c c c c c RT ap V b T V V b =--+（E5）式（E3）~（E5）三个方程中共有a 、b 、c p 、c T 和c V 五个常数，由于c V 的实验值误差较大，通常将其消去，用c p 和c T 来表达a 和b 。

解法步骤如下：令c c c c p V Z RT =（临界压缩因子），即c c c cZ RTV p =。

同理，令2 2.5a c c R T a p Ω=，b c cRTb p Ω=，a Ω和b Ω为两个待定常数。

将a 、b 、c V 的表达式代入式（E3）~（E5），且整理得222(2)1()()a c b c c b c b Z Z Z Z Ω+Ω=+Ω-Ω（E6）22333(33)1()()a c b c b c c b c b Z Z Z Z Z Ω+Ω+Ω=+Ω-Ω（E7）11()a c c b c bZ Z Z Ω=-+Ω-Ω（E8）式（E6）除以式（E7），式（E6）除以式（E8）得3223330c b c b c b Z Z Z -Ω-Ω-Ω=（E9）322232320c c b c b c b b Z Z Z Z -++Ω-Ω-Ω-Ω=（E10）对式（E8）整理后，得()(1)c c b c b a c bZ Z Z Z +Ω-+ΩΩ=-Ω（E11）式（E9）减去（E10），得22(13)(2)0c b b c c Z Z Z -Ω+Ω-=（E12）由式（E12）解得13c Z =，或(21)b c Z Ω=-（此解不一定为最小正根），或(21)b c Z Ω=-+（b Ω不能为负值，宜摒弃）再将13c Z =代入式（E9）或式（E10），得3211327b b b Ω+Ω+Ω-=（E13）解式（E13），得最小正根为0.08664b Ω=将13c Z =和0.08664b Ω=代入式（E11），得0.42748a Ω=，故2 2.50.42748c c R T a p =（E14）0.08664ccRT b p =（E15）式（E14）和式（E15）即为导出的a 、b 与临界常数的关系式。

（2）SRK 方程立方型状态方程中的a 、b 与临界常数间的通用关系式可写为22c a c ccb cR T a a p RT b p αα=⋅Ω==⋅ΩSRK 方程的α是c T 与ω的函数，而RK 方程的0.5rT α=，两者有所区别。

至于a Ω与b Ω的求算方法对RK 和SRK 方程一致。

因此就可顺利地写出SRK 方程中a 、b 与临界常数间的关系式为220.42748c c R T a p α=⋅（E16）0.08664ccRT b p =（E17）（3）PR 方程由于PR 方程也属于立方型方程，a 、b 与临界常数间的通用关系式仍然适用，但a Ω、b Ω的值却与方程的形式有关，需要重新推导PR 方程由下式表达()()RT ap V b V V b b V b =--++-因()c T T pV=∂∂=022()20()[()()]c c c T T c c c c c RT V b pa V Vb V V b b V b =+∂=-+=∂-++-（E18）经简化，上式可写为2222222()()()4()c c c c c c c RT a V b V b V b bV V b +=-++-（E19）把c c c c Z RT V p =、22a c c c R T a p Ω=、b c cRT b p Ω=代入式（E19）中，化简得出222222()1()()4()a cbc b c b c b c b Z Z Z Z Z Ω+Ω=-Ω+Ω-Ω-Ω（E20）对式（E18）再求导，得22222322322322222222[()4()()(44124)]()()[()4()]c c c c c c c c c c T T c c c c RT a V b bV V b V b V b V bV b pV V b V b bV V b =++--+++-∂=+∂-++-0=（E21）将上式化简后得出43223438726354453627822(3121445)()8208268208c c c c c c c c c c c c c c c RT a V bV b V b V b V b V bV b V b V b V b V b V bV b +++-=-+++--+-+（E22）再将c c c c Z RT V p =、22a c c c R T a p Ω=、b c cRTb p Ω=代入式（E22）中，化简得出432234387263544536278(3121445)1()8208268208a c b c b c b c b c b c b c b c b c b c b c b c b c b Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Ω+Ω+Ω+Ω-Ω=-Ω+Ω+Ω+Ω-Ω-Ω+Ω-Ω+Ω（E23）PR 方程的c Z =0.3074，将其分别代入式（E21）和（E23）后，就可联立解出a Ω与b Ω，得到a Ω=0.45724和b Ω=0.0778。