化工热力学第三版(完全版)课后习题答案 下载本文

P?97.051kPa,x1?0.7240403

?6. 测定了异丁醛(1)-水(2)体系在30℃时的液液平衡数据是x1?0.8931,x1??0.0150。

(a)由此计算van Laar常数(答案是A12?4.32,A21?2.55);(b)推算T?30℃,x1?0.915的液相互溶区的汽液平衡(实验值:P?29.31kPa)。已知30℃时,P1s?28.58,P2s?4.22kPa。

解:(a)液液平衡准则

??x1?1?x1??1?1?1?x???2???

???1?x1??2????得

???1ln?????1???2ln?????2???? ???1?x1?????ln????1?x???1???????x1???ln???x???1?????A21x2ln?1?A12??Ax?Ax212?121将van Laar方程

???????代入上式 2????A12x1ln?2?A21??Ax?Ax???212???121???A21x2?????????A12x1?A21x222???A21x2A12???Ax??Ax??212??121???A12x1A21???Ax??Ax??212??121????2??x1????ln??x????1???2?????1?x1?A12x1???Ax??Ax?????ln??1?x?212??1?121??????2???? ?????????????再代入数据 x1?0.8931,x1??0.0150,x2?1?x1,x2?1?x1?,解方程组得结果:

A12?4.32,A21?2.55

(b) T?30℃,x1?0.915的液相活度系数是

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2?2.55?0.085????1?exp?4.32????1.012?4.32?0.915?2.55?0.085?????

2?4.32?0.915????2?exp?2.55????9.89?4.32?0.915?2.55?0.085?????设汽相是理想气体,由汽液平衡准则得

y1?P1sx1?1P?0.8818y2?1?y1?0.1182P?P1sx1?1?P2sx2?2?26.464?3.548?30.012kPa7. A-B是一个形成简单最低共熔点的体系,液相是理想溶液,并已知下列数据

组分 Tmi/K

?Hifus/J mol-1 26150 21485 A B 446.0 420.7 (a) 确定最低共熔点(答案:xA?0.372,TE?391.2K)

(b) xA?0.865的液体混合物,冷却到多少温度开始有固体析出?析出为何物?每摩尔这样的溶液,最多能析多少该物质?此时的温度是多少?(答案:析出温度437K,析出率0.785)。

解:由于液相是理想溶液,固体A在B中的溶解度随温度的变化曲线是

fus??HAxA?exp??A?R1?1?26150?11??1??3145.30??????exp??exp7.052????? ????T?T???8.314?446T???mAT??适用范围xE?xA?1;TE?T?TmA

同样,固体B在A中的溶解度随着温度的变化曲线是

????HBfusxB?exp??B?R1?1?21485?11??1??2584.20??????exp??exp6.143????? ????T?T???8.314?420.7T???mBT??适用范围1?xE?xB?1;TE?T?TmB

??37

最低共熔点是以两条溶解度曲线之交点,因为xA?xB?1,试差法解出TE?391.2K,再代入任一条溶解度曲线得到xE?0.372

( b )到最低共熔点才有可能出现固体,?TmA?TmB A先析出?xA?0.865?exp??26150?11??????T?437K ??8.314?446T??xB?0.135?TB?317.27K?TE x1E?x1?0.372 T1E?TE

B?0.865?0.372?100%?78.5%

1?0.372所以,析出A78.5% 五、图示题 1

描述下列二元T?x?y图中的变化过程A?B?C?D:这是一个等压定(总)组成的降温过程。A处于汽相区,降温到B点时,即为露点,开始有液滴冷凝,随着温度的继续下降,产生的液相量增加,而汽相量减少,当达到C点,即泡点时,汽相消失,此时,液相的组成与原始汽相组成相同。继续降温到达D点。

T A B C D P=常数

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描述下列二元P?x?y图中的变化过程A?B?C?D:这是一等温等压的变组成过程。从A到B,是液相中轻组分1的含量增加,B点为泡点,即开始有汽泡出现。B至C的过程中,系统中的轻组分增加,汽相相对于液相的量也在不断的增加,C点为露点,C点到D点是汽相中轻组分的含量不断增加。

P

x1,y1T=常数 A B C D 39

180160140T/℃120 100 AP=3MPaBCD 2 E 1T=140℃ 5 4 P/MPa 3 F G H I J0 0.4 1x1, y10 0.4 1x1, y11. 将下列T-x-y图的变化过程A→B→C→D→E和P-x-y图上的变化过程F→G→H→I→J表示在P-T图(组成=0.4)上。

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