化工热力学习题
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可编辑范本 2-1 使用下述三种方法计算1kmol的甲烷贮存在容积为0.1246m3、温度为50℃的容器中所产生的压力是多少？
（1）理想气体方程；
（2）Redlich-Kwong方程；
（3）普遍化关系式。
2-2 欲将25kg，289K的乙烯装入0.1m3的刚性容器中，试问需加多大压力？
2-3 分别使用理想气体方程和Pitzer普遍化方法，计算510K，2.5MPa下正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm3·mol1.
2-4 试用下列方法求算473K，1MPa时甲醇蒸气的Z值和V值：
（1）三项截尾维里方程式（2-6），式中第二、第三维里系数的实验值为：
B= 219cm3·mol1 C= 17300 cm6·mol2
（2） Redlich-Kwong方程；
（3）普遍化维里系数法。
2-5 某气体的p v T行为可用下述在状态方程式来描述：
pRTbRTpV 式中b为常数，θ只是T的函数。
试证明此气体的等温压缩系数TpVVk1的关系式为
pRTbRTpRTk
2-6 试计算含有30%（摩尔）氮气（1）和70%（摩尔）正丁烷（2）的气体混合物7g，在188℃和6.888MPa条件下的体积。已知：B11=14 cm3·mol1, B22= 265 cm3·mol1, B12= 9.5 cm3·mol1。
2-7分别使用下述方法计算171℃，13.78MPa下二氧化碳和丙烷的等分子混合物的摩尔体积。已知实验值为0.199m3·kmol1
（1）普遍化压缩因子关系式；
（2）Redlich-Kwong方程。
2-8 有一气体的状态方程式VabVRTp，a及b是不为零的常数，则此气体是否有临界点呢？如果有，用a、b表示。如果没有，解释为什么没有。
2-9 在体积为58.75ml的容器中，装有组成为66.9%（摩尔比）H2和33.1%CH4混合气1mol。若气体温度为273K,试求混合气体的压力。
2-10 液氨在153℃和2.537MPa条件下的密度为600kg·m3,试用Lyderson的普遍化方法计算在168℃和1.084MPa下的密度。
2-11 试编制下列电子计算机程序：
（1）用R—K方程求纯物质的饱和蒸气和饱和液体的摩尔体积；
（2）采用Prausnitz提出的混合规则和R—K方程求混合气体的摩尔体积。
3-1 试推导方程pTpTVUVT式中T、V为独立变量。
3-2 一理想气体借活塞之助装于钢瓶中，压力为34.45MPa，温度为366K，反抗一恒定的外压力3.45MPa.
可编辑范本 而等温膨胀，直到两倍于其初始容积为止，试计算此过程之ΔU 、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG、TdS、pdV、Q和W。
3-3假定氮气服从理想气体定律，试计算1kmol氮气在温度为500℃，压力为10.13MPa下的内能、焓、熵、VC、pC和自由焓之值。已知：
（1）在0.1013MPa时氮的pC与温度的关系为：
TCp004187.022.27 J·mol1·K1
（2）假定在0 ℃及0.1013MPa时氮的焓为零；
（3）在25℃及0.1013MPa时氮的熵为191.76 J·mol1·K1。
3-4 试证明由Van der Waals 方程推得的剩余焓，熵的计算表达式分别为：
VapVRTHR
RTbVpRSR)(ln
提示：
Vdp=d(pV)- pdV dVTpdpTVVp (T一定)
3-5 将10kg水在100℃、0.1013MPa的恒定压力下气化，试计算此过程ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG之值。
3-7 试用普遍化方法计算丙烷气体从378K、0.507MPa的初态到463K、2.535MPa的终态时过程的ΔH、ΔS值。已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为
TCp1775.099.22
始终T用K表示，pC用J·mol1·K1表示。
3-8 试估算93℃、2.02MPa条件下，1mol乙烷的体积、焓、熵与内能。设0.1013MPa，18 ℃时乙烷的焓、熵为零。已知乙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容
26310358.7310304.239083.10TTCp J·mol1·K1
3-9 试用普遍化关系求算1-丁烯在473K积7.0MPa下的逸度。
3-10 试估算正丁烷在393K、4.0MPa下的逸度。在393K时，正丁烷的饱和蒸气压为2.238MPa，其饱和液体的摩尔体积为137cm3·mol1。
3-11 260℃、1.0336MPa的过热蒸气通过喷嘴膨胀，出口压力为0.2067MPa,如果过程为可逆绝热且达到平衡，试问蒸气在喷嘴出口的状态如何？
3-12 有人用A和B两股水蒸气通过绝热混合获得0.5MPa的饱和蒸气，其中A股是干度为98的是蒸气，压力为0.5MPa，流量为1kg·s1；而B股是473.15K，0.5MPa的过热蒸气，试求B股过热蒸气的流量该为多少？
3-13 在T-S图上描述下列过程的特点及画出所经途径：
（1）饱和液体的连续节流；
（2）将过热蒸气定压冷凝为过冷液体；
（3）饱和蒸气的可逆绝热压缩；
（4）处于p1,T1的过热蒸气的绝热节流； .
可编辑范本 （5）出于某压力p下饱和液体的绝热节流；
（6）定容加热饱和蒸气；
（7）定容加热饱和液体；
4-1 某二组元液体混合物在固定T及p下的焓可用下式表示：
H=400x1+600x2+x1x2(40x1+x2)
式中H单位为J·mol-1。试确定在该温度、压力状态下
（1） 用x1表示的1H和2H；
（2） 纯组分焓H1和H2的数值；
（3） 无限稀释下液体的偏摩尔焓1H和2H的数值。
4-2 在固定T、P下，某二元液体混合物的摩尔体积为：
V=90x1+50x2+(6x1+9x2)x1x2
式中V的单位为cm3·mol-1。试确定在该温度、压力状态下
（1） 用x1表示的1V和2V；
（2） 无限稀释下液体的偏摩尔体积1V和2V的值，根据（1）所导出的方程式及V，计算1V、2V和V值，然后对x1作图，标出V1、V2、1V和2V之点。
4-3 试推导服从Van der Waals方程的气体的逸度表达式。
4-4 试计算甲乙酮（1）和甲苯（2）的等分子混合物在323K和2.5х104 Pa下的1ˆ、2ˆ和f。
4-5 式liviffˆˆ为气-液两相平衡的一个基本限制，试问平衡时下式是否成立：
lvff
也就是说，当混合系处于平衡时其气相混合物的逸度是否等于液相混合物的逸度？
4-6 环己烷（1）和四氯化碳（2）所组成的二元溶液，在1.013х10 5 Pa、333K时的摩尔体积值如下表所示：
x1 V/(cm3·mol-1) x1
V/(cm3·mol-1) x1 V/(cm3·mol-1)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.15 101.460
101.717
101.973
102.228
102.483
102.737
103.371 0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80 104.002
105.253
106.490
107.715
108.926
110.125
111.310 0.85
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00 111.897
112.481
112.714
112.946
113.178
113.409
113.640
试由上述数据，确定给定温度及压力下的（1）V1; (2)V2; (3) 1V;(4) 2V;
再由以上数据，分别用下列四个标准状态，求出ΔV，并给出ΔV对x1的曲线：（5）组分1，2均用Lewis-Randall规则标准状态；（6）组分1，2均用Henry定律标准态；（7）组分1用Lewis-Randall规则标准状态，组分2用Henry定律标准态；（8）组分1用Henry定律标准态，组分2用Lewis-Randall规则标准状态。
上述四个标准状态，意指不同类型的理想溶液。试问对组分1的稀溶液来说，哪一个能更好的表示实际的体积变化？对组分1的浓溶液呢？ .
可编辑范本 4-7 在一固定的T，p下，测的某二元体系的活度系数值可用下列方程表示：
1ln=)3(212222xxxx (a)
)3(ln2121212xxxx (b)
试求出RTGE的表达式；并问(a)、(b)是否满足Gibbs-Duhem方程？若用(c)、(d)方程式
)(ln221bxax (c)
)(ln112bxax (d)
表示该二元体系的活度系数值时，则是否也满足Gibbs-Duhem方程？
4-8 在473K、5MPa下两气体混合物的逸度系数可用下式表示：
)1(ln221yyy
式中1y、2y为组分1和2的摩尔分率，试求1ˆf、2ˆf的表达式，并求出当1y=2y=0.5时1ˆf、2ˆf各为多少？
4-9 在一定温度和压力下，测得某二元体系的活度系数方成为
)25.0(ln1221xx
)25.1(ln2212xx
试问上述方程式是否满足Gibbs-Duhem方程？
4-10 试应用UNIFAC基团贡献法计算丙酮（1）—正戊烷（2）二元体系在T＝307K和047.01x时的活度系数1和2。已知实测的活度系数值为41.41和11.12
5-1 设有一台锅炉，水流入锅炉时之焓为62.7 kJ·kg1,蒸汽流出时的焓为2717 kJ·kg1,锅炉效率为70%，每千克煤可发生29260kJ的热量，锅炉蒸发量为4.5 t·h1，试计算每小时的煤消耗量？
5-2 水流过一个水平安装的蛇管式加热器，用蒸气加热，蒸气在蛇管外侧冷凝成水。进、出口处水的各参数如下：
状态 P/MPa t/℃ u/(m·s1) H/(kJ·kg1)
进口 水 0.196 70 2 292.98
