化工热力学答案(第三版)(6)

2025-04-28

b2?0.08664RTc28.314?369.8?53?1 ?0.08664?6.274?10m?mol6Pc24.246?10bm??yibi?0.208?1.844?10?5?0.792?6.274?10?5

i?5.3526?10?5m3?mol?1

Aam11.98???4.206 BbmRT1.55.3526?10?5?8.314?344.751.5BbmP5.3526?10?5?3.7974?1060.07091h???? ① ZZRTZ?8.314?344.75ZZ?1A?h?1?h?????4.206??? ② 1?hB?1?h?1?h?1?h?联立①、②两式,迭代求解得:Z=0.7375 h=0.09615 所以,混合气体的摩尔体积为:

V?ZRT0.7375?8.314?344.75??5.567?10?4m3?mol?1 6P3.7974?10∴

??ln?V???b1??2?y1a11?y2a12?ln?V?bm??amb1?ln?V?bm???bm???ln?PV? ln???????1???????21.5?bmRT1.5?V?bmRT??V??V?bm???RT??V?bm??V?bm???ln?V???b2??2?y1a21?y2a22?ln?V?bm??amb2?ln?V?bm???bm???ln?PV? ln???????2???????21.5?bmRT1.5?V?bmRT??V??V?bm???RT??V?bm??V?bm?分别代入数据计算得:

4-10.某二元液体混合物在固定T和P下其超额焓可用下列方程来表示:HE=x1x2(40x1+20x2).其中HE的单位为J/mol。试求H1E和H2E(用x1表示)。

4-12.473K、5MPa下两气体混合物的逸度系数可表示为:式中y1和y2为组分1和组分2 的摩尔分率,试求f?1、ln??y1y2?1?y?2。

?的表达式,并求出当y1 =y2=0.5时,f?、f?各为多少? f2124-13.在一固定T、P下,测得某二元体系的活度系数值可用下列方程

22表示:ln?1??x2??x2?3x1?x2? (a)

ln?2??x12??x12?x1?3x2? (b)

GE试求出的表达式;并问(a)、(b)方程式是否满足Gibbs-Duhem

RT方程?若用(c)、(d)方程式表示该二元体系的活度数值时,则是否也满足Gibbs-Duhem方程?

ln?1?x2?a?bx2? (c) ln?2?x1?a?bx1? (d)

4-17.测得乙腈(1)—乙醛(2)体系在50℃到100℃的第二维里系数可近似地用下式表示:

?1??1?B11??8.55??103? B22??21.5??103??T??T?5.53.2513? B12??1.74??10???T?7.35

式中,T的单位是K,B的单位是cm3mol。试计算乙腈和乙醛两组分的等分子蒸气混合物在0.8×105Pa和80℃时的f?1与f?2。

例1.某二元混合物在一定T、P下焓可用下式表示:

H?x1?a1?b1x1??x2?a2?b2x2?。其中a、b为常数,试求组分1的偏摩尔

焓H1的表示式。

解:根据片摩尔性质的定义式 Hi??又 nH?n1??a1?b1?n1?n2???na?b?2?22? n?n?????nH?? ???ni?T、P、nj?i???nH??H?所以 1? ??n1??T、P、n22 ?a1?2b1x1?b1x12?b2x2

例2.312K、20MPa条件下二元溶液中组分1的逸度为

?的单位为MPa。??6x?9x2?4x3,式中x1是组分1的摩尔分率,ff11111试求在上述温度和压力下(1)纯组分1 的逸度和逸度系数;(2)组分1 的亨利常数k1;(3)活度系数?1与x1的关系式(组分1的标准状态时以Lewis-Randall定则为基准)。 解:在给定T、P下,当x1=1时

??1MPa f1?limfx1?1根据定义 ?1?f11??0.0 5P20?f(2)根据公式 lim1?k1

x1?0x1?f得 k1?lim1

x1?0x1?6MPa

?f(3)因为 ?1?1

x1f16x1?9x12?4x13所以 ?1??6?9x1?4x12

x1?1例3.在一定的T、P下,某二元混合溶液的超额自由焓模型为

GE???1.5x1?1.8x2?x1x2(A)式中x为摩尔分数,试求:(1)ln?1及ln?2RT的表达式;(2)ln?1?、ln?2?的值;(3)将(1)所求出的表达式与公

GE???xiln?i?相结合,证明可重新得到式(A)式。 RT2GEn1n2?n1n2?1.5n12n2?1.8n2n1?解:(1)n ?n??1.5?1.8??2RTnn?nnn?22???nGERT??n2??-3.0n1n2?1.8n2??1.5n12n2?1.8n2n1??2n?∴ln?1?? =?4?n1n????T、P、n222 ?0.6x1x2 ?1.8x2同理得ln?2??1.5x12?0.6x12x2

(2)当x1→0时得 ln?1???1.8

当x2→0时得 ln?2???1.5

GE???xiln?i??x1ln?1?x2ln?2 (3)RT22?1.8x2 ?x1?0.6x1x2??x2??1.5x12?0.6x12x2?

???1.5x1?1.8x2?x1x2

例4已知在298K时乙醇(1)与甲基叔丁基醚(2)二元体系的超额

x?1.02?6?0.1x2?x??体积为VE?1x2?2??23cm?,mo物l质的体积纯

V1=58.63cm3·mol-1, V2=118.46cm3·mol-1,试问当1000 cm3的乙醇与500 cm3的甲基叔丁基醚在298K下混合时其体积为多少? 解:依题意可得

n1=1000/58.63=17.056mol n2=500/118.46=4.221mol

n=n1+n2=17.056+4.221=21.227mol ∴ x1= n1/n=17.056/21.227=0.802 x2= n2/n=4.221/21.227=0.198 由于x1+x2=1,所以

VE?x1x2???1.026?x1?x2??0.22?x1?x2????x1x2??0.806x1?1.264x2?

=0.802×0.198×[-0.806×0.802-1.264×0.198] =-0.142 cm3·mol-1 混合时体积Vt=n1V1+n2V2+nVE

=1000+500+21.227× (-0.142) =1496.979 cm3

若将两种组分的体积简单加和,将为1500 cm3,而形成溶液时则为1496.979 cm3,体积要缩小0.202%。


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