热力学陈钟秀第三版习题答案(5)

2018-11-26 22:14

5-4

解:B=0.106 先求B值,

p??xp??2x2p?es111s22Bx2xP?es112Bx1x2P2s

代入表中数据得B?0.093

?1?e

20.093x2?1.071

1.071?0.1398?28.437?0.1683

25.3y1??1x1P1sP?同理算得其他的yi, 5-6 解:

lnP1S?16.8967?3803.98S 得P.558KPa 1?100T?41.683816.44 得P2S?43.924KPa

T?46.13

lnP2S?16.2884?汽液平衡关系式Pyi??ixiPis

当x1?0.8943

?1?Py1P101.3???1.0074 ssP1x1P1100.558Py2P101.3???2.3063 P2sx2P2s43.924?2?将x1?0.8943 x2?0.1057 ?1?1.0074 ?2?2.3063代入

??12??21ln?1??ln(x1??12x2)?x2???

x??xx??x1222211??1??12??21ln?2??ln(x2??21x1)?x1???

x??xx??x1222211??1得:?12? ?21?

因?12,?21可近似看作常数, 利用P??xP??2x2P和y1?S111S2?1x1P1sP

Mpa,给定x1值,代入Wilson方程求得?1,?2。利用上述方程已知P?0.1013试差求解T,y1值。

5-13

解:PR方程P?ai(T)RT ?V?biV(V?bi)?bi(V?bi)其中ai(T)?a(Tc)?(Tr,?)

2RTciR2Tci a(Tc)?0.45724 bi?0.0778PciPci??(Tr,?)?0.5?1?k'(1?Tri0.5)

k'?0.37464?1.54226??0.26992?2

组分逸度系数的计算

?2?xa?biA?iiijbi??Z?2.414B? ln?i?(Z?1)?ln(Z?B)??ln????bmambm22B?Z?0.414B?????其中am???(yiyjaij)

?ijbm??(yibi)

iaij?(aiaj)(1?kij)

A?amPbmPPVZ?B?,,

RTRTR2T2?Vi?Li12气液平衡关系式yi??xi?

5-13采用PR方程计算甲烷(1)-二甲氧基甲烷(2)体系在313.4K、x1=0.315时泡点压力与汽相组成。查得组分的临界参数如下:

组分 Tc∕K pc∕MP ω 甲烷 190.6 4.60 0.008

二甲氧基甲烷 480.6 3.95 0.286

PR方程的二元相互作用参数kij=0.0981

解:(1)列出所需要的计算公式 PR方程

p?ai(T)RT(1) ?V?biV(V?bi)?bi(V?bi)其中ai(T)=a(Tc)α(Tr,ω)(2)

bi?0.0778RTCi (3)

PCiR2T2Ci(4) a(Tc)?0.45724PCi[?(Tr,?)]0.5?1?k'(1?Tri0.5)(5)

k'?0.37464?1.54226??0.26992?2(6)

组分逸度系数计算

bAln?i?i(Z?1)?ln(Z?B)?[bm22B其中am??2?xiaijiam?biZ?2.414B]ln[](7) bmZ?0.414B??(yya) (8)

ijijijbm??(yibi)(9)

iaij?(aiaj)(1?kij)(10)

A?ampbmpPV,B?,Z?(11) R2T2RTRT12?v?x??L泡点汽液平衡关系式yi?iii(12)

(2)由已知条件得Tr1=1.6443 Tr2=0.6521代入式(2)-(6)得

k'1?0.3870 k'1?0.7936

?1(Tr,?)?0.7934 ?2(Tr,?)?1.3288

a1(Tc)?0.2496 a2(Tc)?1.8481

b1?2.6801?10?5 b1?7.8700?10?5

a1(T)=0.1980 a2(T)=2.4558 ∵p?ai(T)RT ?V?biV(V?bi)?bi(V?bi)a1(T)RT ?V?b1V(V?b1)?b1(V?b1)∴p1??v?1 设p1=60kPa代入上式,试差法得VL=43.4268,设?1由式(8)-(11)得

LLa12=0.6289 am?6.235?10?5 A=1.2756×105 ?1.4434 bm﹣

B=1.4357×106 Z=1

?xiaij=2.3735

将以上数据代入(7)

?1L=0.999965

?Lx1?y1?v1?0.315

??1?把y1=0.315由于y1=x1=0.315 所以

vv得am?6.235?10?5 ?1.4434 bm由PR方程求在p=60kPa下Vv=43.4268

﹣﹣

所以A=1.2756×105 B=1.4357×106 Z=1 代入式(7)得?1=0.999965

?V?L0.315?0.999965x1?y1?v1?0.315

?0.999965?1

所以y1?0.315 ∵p?ai(T)RT?

V?biV(V?bi)?bi(V?bi)a2(T)RT?

V?b2V(V?b2)?b2(V?b2)∴p2??v?1 设p2=60kPa代入上式,试差法得VL=43.4268,设?2由式(8)-(11)得

LL?6.235?10?5 A=1.2756×10﹣5 am?1.4434 bmB=1.4357×106 Z=1 将以上数据代入(7)

?2=0.999976

?Lx2?y2?v2?0.685

??2?L把y2=0.685代入式(8)-(10)

vv得am?6.235?10?5 ?1.4434 bm由PR方程求在p=60kPa下Vv=43.4268

﹣﹣

所以A=1.2756×105 B=1.4357×106 Z=1 代入式(7)得?2=0.999976

?V?L0.685?0.999976x2?y2?v2??0.685

?0.999976?2?y1?y2?1 ∴y1=0.315 P=60kPa

5-14

解:已知压力,温度,摩尔分数,由P-K-T系列图查得Ki,再由yi?Kixi 5-17

解:两个公式在热力学上若正确,须满足恒T P的G-D方程,即

x1dln?1dln?2?x2?0 dx1dx2dln?1dln?2?x2?x1(b?a?2bx1)?x2(?b?a?2bx2) dx1dx2x12?a(x2?x1)?b(x2?x1)?2b(x2?x12)

?(a?b)(x2?x1)?(a?b)(1?2x1)?0

(a?b)

所以这两个公式在热力学上不正确。

5-21 解:

(1)G2在图中为A点。(纯溶液的点,即x1?0点)


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