第1章_流体的p-V-T关系

1化工热力学标准化作业一课程名称：化工热力学课程编号：01033080适用专业：化工工艺课程章次：2、流体的pVT关系共8页专业班级：姓名：学号：评分：流体的压力p、温度T、体积V和数量(质量或摩尔量)是可以通过实验测量的，利用这些可测得的量和流体的热容数据，可计算其它不能直接从实验测得的热力学性质，如焓H、熵、热力学能(内能)U、Gibbs自由焓G等。流体pVT关系可采用两种方式来描述：一是图形法；二是解析法，如状态方程法与对应状态原理法等。1本章学习要求本章的核心内容是流体的pVT关系。要求学生掌握纯物质的p-V-T立体相图中，点、线、面所代表的物理意义及在pT面和pV面上投影所形成的p-T相图和p-V相图。认识物质的气、液、固三类常见状态和气-液、气-固、液-固相平衡等在相图中的表征方法；掌握临界点的物理意义及其数学特征。要求掌握理想气体的基本概念及其基本的数学表达方法；明确在真实条件下，物质都是以非理想状态存在的，掌握采用立方型状态方程和多项级数展开式，如Virial方程进行非理想气体pVT计算的方法。2重点与难点(1)p-V-T相图(2)状态方程(EquationsofState，EOS)(3)对应状态原理(CorrespondingStatePrinciple)(4)混合物pVTx关系一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因）1、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。答：2、当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。答：3、由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z＜1。答：4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。答：5、在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。答：装订线装订线26、纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零，答：7、气体混合物的virial系数，如B、C…，是温度的函数。答：8*、virial方程和RK方程既可以应用于汽相，又可以用于液相。答：9*、在virial方程中，virial系数反映了分子间的相互作用。答：10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。答：二、填空题1、T温度下的过热纯蒸气的压力p_____ps(T)。2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_____（吉氏函数）、__________（Claperyon方程）。它们（能/不能）推广到其它类型的相相平衡。3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为___________、__________。4、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是______的（相同／不同）；一定温度下的泡点与露点，在p-T图上是______的（重叠／分开），而在p-Ｖ图上是______的（重叠／分开）；泡点的轨迹称为___________，露点的轨迹称为___________，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为___________；纯物质汽液平衡时，压力称为______，温度称为______。5、正丁烷的偏心因子ω=0.193，临界压力pc=3.797MPa时，则在Tr=0.7时的蒸汽压为___________MPa。6*、状态方程通常分为三类，分别是__________，__________，__________。7*、在状态方程的分类中，RK方程属于__________，virial方程属于__________。8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的，vdW方程的形式是p=RT/(V－b)－a/V2，RK方程的形式为____________________。三、计算题1、将1mol甲烷压缩贮于容积为0.125m3，温度为323.16K的钢瓶内，问此甲烷产生的压力有多大？分别用（1）理想气体状态方程；（2）RK方程计算。已知甲烷的临界参数为Tc=190.6K，pc=4.60MPa。RK方程中a=0.42748R2Tc2.5/pc，b=0.08664RTc/pc。解：32、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内，钢弹浸于温度为65℃的恒瘟水浴中，试分别用下述方法计算氨的压力。（1）理想气体状态方程；（2）RK方程；（3）Pitzer普遍化方法。已知氨的临界常数为Tc=405.6K，pc=11.28MPa,Vc=72.5cm3/mol，ω=0.250。RK方程中a=0.42748R2Tc2.5/pc，b=0.08664RTc/pc。Virial方程中B(0)=0.083－0.422/Tr1.6；B(1)=0.139－0.172/Tr4.2。解：3、试分别用下列三种方法求出400℃、4.053MPa下甲烷气体的摩尔体积。(1)用理想气体方程；(2)用RK方程；(3)用Virial方程截断式(1-38)，其中的第IIVirial系数用Pitzer的普遍化关联式(1-42、1-43)计算。解：44、将压力为2.03MPa．温度为477K条件下测量的32.83m的3NH压缩到30.142m，若温度为448.6K，则其压力为若干?分别用下述方法计算：(1)VanderWaals方程；(2)Redlich-Kwong方程；(3)Peng-Robinson方程；(4)普通化关系式。解：55、试用下列方法计算473.15K、1.013MPa的异丙醇蒸气V与Z值。已知异丙醇的Virial系数实验值31B388cmmol、62C26000cmmol。(1)理想气体状态方程；(2)BPZ1RT；(3)2BCZ1VV解：6、在50℃、60.97MPa时由0.401(摩尔分率)的氮气和0.599(摩尔分率)的乙烯组成混合气体，试用下列4种方法计算混合气体的摩尔体积。已知实验数据求出的40.1.expZ。(1)理想气体方程；(2)Amagat定律和普遍化压缩因子图；(3)虚拟临界常数法(Kay规则)；(4)截至第II项的Virial方程。解：67、试估算氨在293K下蒸发前后体积的变化量。已知：氨在293K下的蒸气压为58.5710Pa。解：78、估算150℃时乙硫醇的液体摩尔体积。已知实验值为3195.0cmmol。乙硫醇的物性为CP5.49MPa、CT499K、0.190，31CV207.0cmmol。20℃时乙硫醇的饱和液体密度为30.839gcm。解：9、已知正常流体的饱和燕气压可以用经验方程：SBlgPAT表示，其中p的单位为MPa，T的单位是K，试推导出该流体偏心因子表达式。