eX = 0.577%解之得:所以H =xH},+(-x)Hl=0.00577 x 2778.1 + (1- 0.00577) x 672.81= 774.443/kg3-11.过热蒸汽的状态为533Khe 1.0336MPa,通过喷嘴膨胀,出口压力为0.2067MPa,如果过程为可逆绝热且达到平衡,试问蒸汽在喷嘴 岀口的状态如何?3-12.试求算366K、2.026MPa下lmol乙烷的体积、焰、爛与内能。 设255K、0.1013MPa时乙烷的焙、爛为零。已知乙烷在理想气体状 态下的摩尔恒压热容(7 =10.038+239.304 x 10_V-73.358 x l()f尸J / (mol • K)3-13.试采用RK方程求算在227°C、5 MPa下气相正丁烷的剩余焙和剩余嫡。又"v-/?"r^0yv (v+/?)又"v-/?"r^0yv (v+/?)解:查附录得正丁烷的临界参数:Tc=425.2K、Pc=3.800MPa> w =0.193又R-k方程:吕-扇阿b=° °8664^=°-08664^^= 8 06"卅•5X106 =________________________________________________'X_V-8.06X10-5500.15O5V(V +8.06X10-5)试差求得:V=5.61xl04m3/mol_8.06xl0"5"56.1X10'5= 0.1438A_a_29.04B " bRT} 5" 8.06 x 10"5x 8.314 x 500.1515・・・z =占-盒1 + Q1-0.1438"38740.1438
eX = 0.577%
解之得:
所以H =xH},+(\-x)Hl
=0.00577 x 2778.1 + (1- 0.00577) x 672.81
= 774.443/kg
3-11.过热蒸汽的状态为533Khe 1.0336MPa,通过喷嘴膨胀,出口压
力为0.2067MPa,如果过程为可逆绝热且达到平衡,试问蒸汽在喷嘴 岀口的状态如何?
3-12.试求算366K、2.026MPa下lmol乙烷的体积、焰、爛与内能。 设255K、0.1013MPa时乙烷的焙、爛为零。已知乙烷在理想气体状 态下的摩尔恒压热容
(7 =10.038+239.304 x 10_V-73.358 x l()f尸J / (mol • K)
3-13.试采用RK方程求算在227°C、5 MPa下气相正丁烷的剩余焙和剩余嫡。
解:查附录得正丁烷的临界参数:Tc=425.2K、Pc=3.800MPa> w =0.193又R-k方程:吕-扇阿
b=° °8664^=°-08664^^= 8 06"卅•
5X106 =________________________________________________
'X_V-8.06X10-5500.15O5V(V +8.06X10-5)
试差求得:V=5.61xl04m3/mol
_8.06xl0"5
"56.1X10'5
= 0.1438
A_a_29.04
B " bRT} 5" 8.06 x 10"5x 8.314 x 500.1515
・・・z =占-盒1 + Q
1-0.1438"3874
0.1438
题目解答
答案
8 ・ 314x500 ・ 15 29.04
解析
本题考查Redlich-Kister方程(RK方程)的应用,核心目标是计算正丁烷在指定条件下的剩余焓和剩余熵。解题关键点包括:
- 确定方程参数:根据临界参数计算RK方程中的常数$a$和$b$;
- 试差法求解气体体积:通过迭代计算得到摩尔体积$V$;
- 计算剩余性质:利用RK方程的剩余焓和剩余熵公式代入参数求解。
参数计算
-
计算常数$a$
$a = 0.42748 \frac{R^2 T_c^2}{P_c}$
代入$R=8.314 \, \text{J/(mol·K)}$,$T_c=425.2 \, \text{K}$,$P_c=3.800 \, \text{MPa}$:
$a = 0.42748 \times \frac{(8.314)^2 \times (425.2)^2}{3.800 \times 10^6} \approx 2.904 \, \text{Pa·m}^6/\text{mol}^2$ -
计算常数$b$
$b = 0.08664 \frac{R T_c}{P_c}$
代入数据:
$b = 0.08664 \times \frac{8.314 \times 425.2}{3.800 \times 10^6} \approx 8.06 \times 10^{-5} \, \text{m}^3/\text{mol}$
试差法求体积$V$
- 初始假设:取$V=5.61 \times 10^{-4} \, \text{m}^3/\text{mol}$(修正原题中数值单位);
- 迭代计算:通过RK方程验证$V$是否满足平衡条件,最终确定$V=5.61 \times 10^{-4} \, \text{m}^3/\text{mol}$。
计算剩余焓和剩余熵
- 压缩因子$Z$:
$Z = \frac{PV}{RT} = \frac{5 \times 10^6 \times 5.61 \times 10^{-4}}{8.314 \times 500.15} \approx 0.1438$ - 剩余焓:
$H_{\text{res}} = \frac{a}{b} \left( Z - \frac{1}{Z} - \ln Z \right) \approx 29.04 \, \text{kJ/mol}$ - 剩余熵:
$S_{\text{res}} = \frac{a}{bT} \left( 1 - \ln Z \right) \approx 0.193 \, \text{kJ/(mol·K)}$