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断了的弦2

银虫 (正式写手)

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[交流] 悬赏20金币只为一个化工热力学题目

一个3立方米的容器隔热良好，里面有1400kg的液态水，其余为水蒸气，初温T=280度，将外界900kg、70度的热水全部引入容器中，为保证引入后容器的温度保持不变，则需要加入多少热量？引入前后的熵变和火用变是多少？

注：题目可能缺少一些条件，比如压力，可以假设。加入前后，容器里有部分的水蒸气变成了液态水。要考虑这部分水蒸气对系统的影响

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1楼 2008-11-21 21:27:43

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醉乡常客

木虫 (知名作家)

混之

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谢谢darliu兄预付金币，我来献丑了哈。

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darliu(金币+5,VIP+0):鼓励交流

280℃、3m3、1400kg水，从水蒸气表（陈钟秀热力学教材化学工业出版社2001年6月第二版，以下不专门说明就是这本）查得此温度下的饱和液体比容为
1.3321cm3/g，亦即0.0013321m3/kg。由于同温度下过冷水的比容小于饱和水比容，可见容器中是汽液混合物。查得饱和蒸汽比容为30.17cm3/g，亦即30.17m3/kg。现计算其两相的量，设为L、V。
L＋V＝1400
0.0013321L＋30.17V＝3

解之可得：L＝1399.96、V＝0.04

现加入900kg、70℃水。总体积仍为3m3，温度仍为280℃，设此时的两相量为L'、V'。
L'＋V'＝1400＋900
0.0013321L'＋30.17V'＝3

解得V'＝0、L'＝2300

查得70℃饱和水H1＝292.98、S1＝0.9549（此处加入的实际上应该是70℃、压力不低于6.412MPa的过冷水，不然怎么加得进去呢？懒得查过冷水表又插值了，用与之相差无几的饱和水数据算）
280℃饱和水H2＝1236.0、S2＝3.0668，饱和蒸汽H3＝2779.6、S3＝5.8571

则：需要加入的热量Q满足热量衡算式：1399.96H2＋0.04H3＋900H1＋Q＝2300H2，可得Q＝848656.3kJ

△S＝Q/T＝848656.3/（280+273.15）＝1534.2kJ/K

△B＝△H－T0△S＝（2300H2－1399.96H2＋0.04H3＋900H1）－T0（2300S2-1399.96S2＋0.04S3＋900S1）＝请自己算（忽略压力有效能）