化工热力学通用版第四章习题答案.doc

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4-11 解:(1)已知 (A) 由于 故 (B) 根据 其中 则: (C) (D) (2) 将及分别代入式(B),得纯组元的焓,和 (3)和是指在及时的和的极限值。 将代入式(C)中得 将代入式(D)中得 4-13解:根据摩尔性质与偏摩尔性质间的关系得 当时 已知 得 将及代入和的表达式中 得 (A) (B) 由式(A) 当时,得 由式(B) 当时,得 因为 所以 4-14解:根据Gibbs-Duhem方程 得恒温恒压下 或 当时,得 已知 则 只有当时 结论得证。4-15,试计算在25下,由22.5kg H2SO4与90kg 50%(百分数) H2SO4水溶液进行混合时的热效应。解:90kg 50%的H2SO4水溶液中有:H2SO4 45kg, H2O 45kg 混合后溶液中有:H2SO4 H2O 共计 混合后H2SO4的浓度为 由此利用有关的H2SO4H2O的焓浓图可进行计算。 根据直线规则,将代表25 50% H2SO4的直线交点可读出t=60, 该温度即为绝热混合之终温,其相应的焓值为 查得25 60%溶液的焓值为 则4-17,试用合适的状态方程求正丁烷在, 时的逸度与逸度系数。解:查附录三得: 查图2-11,、点落在图2-11分界线上方,故适用于普遍化第二维里系数关联式。 由式(2-30)得 据式(4-86) 则 4-18,试估算1-丁烯蒸气在、时的逸度。解:查附录三得1-丁烯的临界参数 则对比温度对比压力为 参照图2-11普遍化关系适用范围图,、点落在分界线下方,适用于普遍化图 查图4-34-6得: 据 4-19,在25、条件下,由组元1和组元2组成的二元液体混合物中,组元1的逸度由下式给出 式中,是组元1的摩尔分数,的单位为。在上述和下,试计算:(1) 纯组元1的逸度;(2) 纯组元1的逸度系数;(3) 组元1的亨利常数;(4) 作为函数的活度系数的表达式(组元1以LewisRandall规则为标准态)。解:在25、20, (1) 在给定的温度压力下, 当时 (2)根据定义 (3)根据 得(4) 4-20 某类气体的容量性质由下式表示 。式中,只是组元的函数。对于混合物,式中,是纯组元的常数。试导出这类气体下述性质的表达式:(1) ; (2) ; (3);(4)。解: 或 或(1) 混合物的逸度系数公式可写为 对纯组元, (2), (3)根据 而, 因而 (4)因 4-21 如果系在、不变时,二元溶液系统中组元1的化学位表达式,试证明是组元2的化学位表达式。和是在和的纯液体组元1和组元2的自由焓,而和是摩尔分数。解:根据Gibbs-Dubem方程, (、恒定)即 或 (、恒定) 故 (、恒定)由(此时)积分到任意组成,得 即 4-22解:(1) 其中 : : (2) 11126.103.39490.10.29226.7731.553422425.123.7962550.27480.67029.009512231.533.438158.440.2837.0113根据混合规则 , , , , 及 , 得到表上数据。对二元物系, 求,据 代入数据,得: 迭代求解:设 4-23 解:(1)根据 得: (2)根据 得: 根据 得: (3)已知 据 得 (恒,) 将 ,代入上式得 4-24解:两个公式在热力学上若正确,须满足恒,的方程,即 () 这两个公式在热力学上不正确。4-25 已知 ,对组元1 又 由于和 则 或 同理,对组元2 , 图4-1所示为,和作为函数的关系图线,设图取。标准态的选择对两个组元都以Lewis-Randall规则为基准,这是一种很普通的选择法。超额Gibbs自由能在和两处都为零。两个活度系数符合下述必要条件。4-26解:(1)理想溶液,而常数,结论正确。 (2)错。, 而 (3)正确。 对理想溶液 (4)错。,4-27解: 是的偏摩尔量,根据截距发公式得 同理 当时: 4-28解:当汽液两相平衡时,须满足 上标和分别指的是汽相和液相。 若汽相可视为理想气体,则系统的压力比较低,液相的标准态逸度,则有 如果存在恒沸物,即 对二元物系来说,则有 对本题 已知 同理 解得: ,说明在时该系统有共沸物存在。4-29解:(1)Van Laar方程 , 式中和由恒沸点的数据求得。 在恒沸点, 则, 全浓度范围内,苯和环己烷的活度系数为(2)Statchard和Hildebrand方程 , , , 在恒沸点, 活度系数比(1)中计算偏大。(3)当时, 用Van Laar方程: 用Scatchard和Hildebrand方程: 4-30解:根据Wilson方程 将上式应用于三元系统,并将已知的各参数代入,即可求得该三元系统各组分的活度系数: 故 故 故 在50下该三元体系的总压力P 平衡时的气相组成:
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