第二、三章習題課.ppt

1、第二章習題為什么要研究流體的pVT關(guān)系？,在化工過程的分析、研究與設計中，流體的壓力p、體積V和溫度T是流體最基本的性質(zhì)之一，并且是可以通過實驗直接測量的。而許多其它的熱力學性質(zhì)如內(nèi)能U、熵S、Gibbs自由能G等都不方便直接測量，它們需要利用流體的p V T數(shù)據(jù)和熱力學基本關(guān)系式進行推算；此外，還有一些概念如逸度等也通過p V T數(shù)據(jù)和熱力學基本關(guān)系式進行計算。因此，流體的p V T關(guān)系的研究是一項重要的基礎工作。,在一個剛性的密閉容器中，裝入了1mol的某一純物質(zhì)汽液混合物，容器的體積正好等于該物質(zhì)的摩爾臨界體積Vc。如果使其加熱，并沿圖1的pT圖中的1C2的途徑變化（C是臨界點）。請將該

2、變化過程表示在p V圖上，并描述在加熱過程中各點的狀態(tài)和現(xiàn)象。,圖1 PT圖,解：由于加熱過程是等容過程，1C2是一條 的等容線，所以在p V圖可以表示為如下圖的形式。點1表示容器中所裝的是該物質(zhì)的汽液混合物（由飽和蒸汽和飽和液體組成）。沿12線，是表示等容加熱過程。隨著過程的進行，容器中的飽和液體體積與飽和蒸汽體積的相對比例有所變化，但由圖可知變化不是很大。到了臨界點C點時，汽液相界面逐漸消失。繼續(xù)加熱，容器中一直是均相的超臨界流體。在整個過程中，容器內(nèi)的壓力是不斷增加的。,P,V,純物質(zhì)由蒸汽變成固體，是否必須經(jīng)過液相？ （否） 純物質(zhì)由蒸汽變成液體，是否必須經(jīng)過冷凝的相變化過程？ （否）

3、 氣體混合物的virial系數(shù)，如B，C，是否為溫度和組成的函數(shù)。 （是） 第二維里系數(shù)B是物性及 的函數(shù) 溫度 當壓力大于臨界壓力時，純物質(zhì)就以液態(tài)存在。 錯,純物質(zhì)的三相點隨著所處的壓力或溫度的不同而改變 。 錯 純物質(zhì)的飽和液體的摩爾體積隨著溫度升高而增大，飽和蒸汽的摩爾體積隨著溫度的升高而減小。 對 對于純物質(zhì)，一定溫度下的泡點壓力與露點壓力是相同的。 對 對于純物質(zhì)，一定溫度下的泡點與露點，在PT圖上是重疊的。 對,對應態(tài)原理是指 。 物質(zhì)在相同的對比狀態(tài)下，表現(xiàn)出相同的性質(zhì)。 三參數(shù)對應態(tài)原理中三個參數(shù)為_。普遍化方法分為_和_兩種方法； Tr,Pr,；普遍化壓縮因子，普遍化維里系

4、數(shù)。 普遍化三參數(shù)求取壓縮因子z的方法有普維法和普壓法兩種，在Vr2時, 應用 。 普維法 描述流體PVT關(guān)系的立方型狀態(tài)方程是 _三次方的狀態(tài)方程 體積,1 如果希望將22.7kg的乙烯在294K時裝入0.085m3的鋼瓶中，問壓力應為多少？,解：從附錄一查得乙烯的臨界參數(shù)為：,282.34K，,5.041MPa，,0.085,摩爾體積,采用RK方程進行計算。 首先計算：,代入RK方程：,2 用R-K方程求294.3K和1.013 *103 kPa下甲烷的摩爾體積。已知實驗值為,解：查附表1知甲烷的特性參數(shù)為,用R-K方程迭代式2-12,則在T=294.3 K和p=1013 kPa時摩爾體積

5、的計算值與實驗值的相對百分偏差為,3 試用下列各種方法計算水蒸氣在107.9105Pa、593K下的比容，并與水蒸氣表查出的數(shù)據(jù)（ ）進行比較。（1）理想氣體定律, （2）普遍化維里關(guān)系式（3）普遍化RK方程,4 用Pitzer的普遍化關(guān)系式計算甲烷在323.16K時產(chǎn)生的壓力。已知甲烷的摩爾體積為1.2510-4 ，壓力的實驗值為1.875107Pa。,Vr=V/Vc=1.26,因此應用普壓法。,5 通過普遍化virial方程計算每克CO2在310K和0.81MPa時的體積。已知CO2的臨界壓力和臨界溫度分別為7.376MPa、304.2K，偏心因子為0.23。,解：,Pr0.81/7.37

6、6=0.108,第三章習題,在同一溫度下，純物質(zhì)的飽和液體與飽和蒸汽的熱力學能相等。 （錯。它們相差一個汽化熱力學能， 當在臨界狀態(tài)時，兩者相等，但此時已是汽液不分） 在同一溫度下，純物質(zhì)的飽和液體與飽和蒸汽的吉布氏函數(shù)相等。 （對。這是純物質(zhì)的汽液平衡準則。） Clapeyron方程為：,體積膨脹系數(shù)的定義式為： 那么，理想氣體的體積膨脹系數(shù)為 。 R/(PV) 或 1/T 剩余性質(zhì)是指在相同的溫度和壓力下 與 熱力學性質(zhì)之差 真實氣體，理想氣體 對理想氣體Cp-Cv為 ；對不可壓縮流體Cp與Cv 。 R；相等,1 由氣體狀態(tài)方程p(Vb)RT（其中b是與溫度無關(guān)的常數(shù)），推導剩余焓和剩余熵的表達式。,解:,2 計算氯氣從狀態(tài)1（300K、1.013*105 Pa)到狀態(tài)2(500K、1.013*107 pa)變化過程的摩爾焓變。已知Cpig=R(3.056+0.0053708T-0.8098*10-5T2+0.5693*10-8T3),查圖2-10知應用普壓法。,查圖3