题目
... ... 6 CO2气体在1.5MPa,30 ℃时稳流经过一个节流装置后减压至0.10133MPa,试求:-|||-CO2节流后的温度及节流过程的熵变。
题目解答
答案
解析
步骤 1：等焓过程
CO2气体在节流过程中，由于没有热量交换，所以焓值保持不变。即节流过程是等焓过程。根据等焓过程的定义，有 $\Delta H = 0$。焓变 $\Delta H$ 可以表示为：$\Delta H = {C}_{p}^{11}({T}_{2}-{T}_{1})+{{H}_{2}}^{R}-{H}_{1}^{8}$，其中 ${C}_{p}^{11}$ 是气体的定压比热容，${T}_{1}$ 和 ${T}_{2}$ 分别是节流前后的温度，${{H}_{2}}^{R}$ 和 ${H}_{1}^{8}$ 分别是节流前后气体的焓值。
步骤 2：计算节流后的温度
根据题目给出的条件，CO2气体的临界温度 ${T}_{C} = 304.19K$，临界压力 ${P}_{c} = 7.382MPa$，偏心因子 $\omega = 0.228$。根据这些参数，可以计算出节流前后的温度比 ${T}_{n} = 0.99666$ 和压力比 ${P}_{11} = 0.2032$。然后，根据普遍化第二维里系数关联，可以计算出节流前后的焓值 ${{H}_{1}}^{R} = -614.15J\cdot {mol}^{-1}$。根据 ${C}_{p}^{4}$ 的表达式，可以估算出303.15K下的 ${C}_{p}^{d} = 37.23J\cdot {mol}^{-1}\cdot {K}^{-1}$。根据等焓过程的定义，可以计算出节流后的温度 ${T}_{2} = 286.65K$。然后，根据平均温度 ${T}_{cm} = 294.65K$，可以计算出平均热容 $\overrightarrow {{C}_{p}}^{u} = 36.878J\cdot {mol}^{-1}\cdot {K}^{-1}$。
步骤 3：计算节流过程的熵变
根据熵变的定义，可以计算出节流过程的熵变 $\Delta S = {C}_{r}^{*}\ln \dfrac {286.5}{303.15}-8.314m\dfrac {0.10133}{1.5}+1.4336 = 21.765\cdot {k}^{-1}\cdot {mol}^{-1}$。
CO2气体在节流过程中，由于没有热量交换，所以焓值保持不变。即节流过程是等焓过程。根据等焓过程的定义，有 $\Delta H = 0$。焓变 $\Delta H$ 可以表示为：$\Delta H = {C}_{p}^{11}({T}_{2}-{T}_{1})+{{H}_{2}}^{R}-{H}_{1}^{8}$，其中 ${C}_{p}^{11}$ 是气体的定压比热容，${T}_{1}$ 和 ${T}_{2}$ 分别是节流前后的温度，${{H}_{2}}^{R}$ 和 ${H}_{1}^{8}$ 分别是节流前后气体的焓值。
步骤 2：计算节流后的温度
根据题目给出的条件，CO2气体的临界温度 ${T}_{C} = 304.19K$，临界压力 ${P}_{c} = 7.382MPa$，偏心因子 $\omega = 0.228$。根据这些参数，可以计算出节流前后的温度比 ${T}_{n} = 0.99666$ 和压力比 ${P}_{11} = 0.2032$。然后，根据普遍化第二维里系数关联，可以计算出节流前后的焓值 ${{H}_{1}}^{R} = -614.15J\cdot {mol}^{-1}$。根据 ${C}_{p}^{4}$ 的表达式，可以估算出303.15K下的 ${C}_{p}^{d} = 37.23J\cdot {mol}^{-1}\cdot {K}^{-1}$。根据等焓过程的定义，可以计算出节流后的温度 ${T}_{2} = 286.65K$。然后，根据平均温度 ${T}_{cm} = 294.65K$，可以计算出平均热容 $\overrightarrow {{C}_{p}}^{u} = 36.878J\cdot {mol}^{-1}\cdot {K}^{-1}$。
步骤 3：计算节流过程的熵变
根据熵变的定义，可以计算出节流过程的熵变 $\Delta S = {C}_{r}^{*}\ln \dfrac {286.5}{303.15}-8.314m\dfrac {0.10133}{1.5}+1.4336 = 21.765\cdot {k}^{-1}\cdot {mol}^{-1}$。