化工热力学第三版陈钟秀课后习题答案
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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 ∴()
0.5RT a
P
V b T V V b =
--+
=19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r
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 ZRT
P
P P V =
= ∴ c r PV
Z 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
=0.4623 01Z
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。 ∴ P=19.22MPa
2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3
/mol 。
解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3
/mol ω=0.193 （1）理想气体方程
V=RT/P =8.314×510/2.5×106
=1.696×10-3m 3
/mol
误差：
1.696 1.4807
100%14.54%1.4807
-⨯=
（2）Pitzer 普遍化关系式 对比参数：510425.2 1.199r
c T T T === 2.53.80.6579r c P P P ===—普维法
∴ 0
1.6 1.6
0.4220.422
0.0830.0830.23261.199r B T =-
=-=- 01c
c
BP B B RT ω=+=-0.2326+0.193×0.05874=-0.2213
11c r c r
BP BP P
Z RT RT T =+
=+=1-0.2213×0.6579/1.199=0.8786
∴ PV=ZRT→V= ZRT/P=0.8786×8.314×510/2.5×106
=1.49×10-3
m 3
/mol 误差：
1.49 1.4807
100%0.63%1.4807
-⨯=
2-3.生产半水煤气时，煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下，76%（摩尔分数）的碳生成二氧化碳，其余的生成一氧化碳。试计算：（1）含碳量为81.38%的100kg 的焦炭能生成1.1013MPa 、303K 的吹风气若干立方米？（2）所得吹风气的组成和各气体分压。
解：查附录二得混合气中各组分的临界参数：
一氧化碳(1)：T c =132.9K P c =3.496MPa V c =93.1 cm 3
/mol ω=0.049 Z c =0.295 二氧化碳(2)：T c =304.2K P c =7.376MPa V c =94.0 cm 3/mol ω=0.225 Z c =0.274 又y 1=0.24，y 2=0.76 ∴(1)由Kay 规则计算得：
303 1.15rm cm T T === 0.1011.4450.0157rm cm P P P ===—普维法
利用真实气体混合物的第二维里系数法进行计算 又()
()
0.5
0.5
132.9304.2201.068cij
ci cj T T T K
==⨯=
∴ 303201.068 1.507rij cij T T T === 0.10130.0199rij cij P P P === ∴()()016
1212
1212126
128.314201.0680.1360.1370.108339.84105.083810
c c RT B B B P ω-⨯=
+=-+⨯=-⨯⨯ 22
1111212222
2m B y B y y B y B =++ ()()()26626630.247.3781020.240.7639.84100.76119.931084.2710/cm mol
----=⨯-⨯+⨯⨯⨯-⨯+⨯-⨯=-⨯∴
1m m B P PV
Z RT RT
=+
=→V=0.02486m 3
/mol
∴V 总=n V=100×103
×81.38%/12×0.02486=168.58m 3
(2) 11
10.295
0.240.10130.0250.2845
c m Z P y P
MPa Z ==⨯= 2-4.将压力为2.03MPa 、温度为477K 条件下的2.83m 3
NH 3压缩到0.142 m 3
，若压缩后温度448.6K ，则其压力为若干？分别用下述方法计算：（1）Vander Waals 方程；（2）Redlich-Kwang 方程；（3）Peng-Robinson 方程；（4）普遍化关系式。
解：查附录二得NH 3的临界参数：T c =405.6K P c =11.28MPa V c =72.5 cm 3
/mol ω=0.250 (1) 求取气体的摩尔体积
对于状态Ⅰ：P=2.03 MPa 、T=447K 、V=2.83 m 3
477405.6 1.176r c T T === 2.0311.280.18r c P P P ===—普维法
∴0
1.6 1.6
0.4220.422
0.0830.0830.24261.176
r B
T =-
=-=-