化工熱力學(xué)第一章

1、化工熱力學(xué)第一章第1頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 課程性質(zhì)：化學(xué)工程與工藝專業(yè)必修課 學(xué)時(shí)：56（含16學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)） 學(xué)分：3.5 考核：閉卷考試70%，平時(shí)成績10%，實(shí)驗(yàn)成績20%第2頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二答疑時(shí)間：周三下午專業(yè)教研室：食品化工樓C207作業(yè)：A4紙正反兩面寫，每周課前交學(xué)習(xí)：課堂主動(dòng)聽，作業(yè)獨(dú)立完成，多討論聯(lián)系方式：電話 E-mail：第3頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二第一章 緒 言一、熱力學(xué)研究的目的及意義3） 計(jì)算平衡狀態(tài)下的熱力學(xué)性質(zhì)（重點(diǎn)）2）解決平衡問題，特別是相平衡 1）對(duì)過程進(jìn)行

2、可行性分析，使能量有效利用1 研究的目的 運(yùn)用經(jīng)典熱力學(xué)原理解決實(shí)際問題1-1 化工熱力學(xué)的目的和任務(wù)第4頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二2 熱力學(xué)研究的意義 通過一定的理論方法，將熱力學(xué)性質(zhì)與p、T和組成等直接測(cè)量的物理量聯(lián)系起來，為物性間的相互推算提供基礎(chǔ)。 第5頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 M=M（T，p，x） 公式 1-1T，p和組成系統(tǒng)的狀態(tài)其它的所有的熱力學(xué)性質(zhì)第6頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 由此可實(shí)現(xiàn):3) 當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有誤差時(shí)，可以由經(jīng)典熱力學(xué)的普遍化關(guān)系檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)、篩選實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2) 從有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲

3、得更系統(tǒng)的物性的信息；1) 從容易測(cè)量的性質(zhì)推測(cè)難測(cè)量的性質(zhì)；第7頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 我們稱能確定體系狀態(tài)的強(qiáng)度性質(zhì)最小數(shù)目為自由度，用于確定體系狀態(tài)的強(qiáng)度性質(zhì)稱為獨(dú)立變量，其它需要求解的強(qiáng)度性質(zhì)稱為從屬變量。第8頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二二. 化工熱力學(xué)的含義 經(jīng)典熱力學(xué)的原理模型解決化工過程實(shí)際問題。第9頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 化工熱力學(xué)就是運(yùn)用經(jīng)典熱力學(xué)的原理，結(jié)合反映系統(tǒng)特征的模型，解決工業(yè)過程（特別是化工過程）中熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算和預(yù)測(cè)、相平衡和化學(xué)平衡計(jì)算、能量的有效利用等實(shí)際問題。 第1

4、0頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二1-2 化工熱力學(xué)與物理化學(xué)的關(guān)系物理化學(xué)經(jīng)典熱力學(xué)基本原理理想體系模型接近實(shí)際的體系化工熱力學(xué)第11頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二1-3 經(jīng)典熱力學(xué)的局限性1 經(jīng)典熱力學(xué) 以宏觀方法研究平衡態(tài)體系熱力學(xué)稱為經(jīng)典熱力學(xué)。 2 經(jīng)典熱力學(xué)的特點(diǎn)大量宏觀現(xiàn)象普遍性規(guī)律 研究方法簡(jiǎn)單、可靠、解決工程問題比較容易觀察、實(shí)驗(yàn)第12頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二3 經(jīng)典熱力學(xué)的局限1）不能解釋微觀本質(zhì) 2）不能描述過程變化的細(xì)節(jié)，也無法 解釋其發(fā)生變化的內(nèi)部原因3）在解決實(shí)際問題時(shí)，需要與表達(dá)系 統(tǒng)特征

5、的模型相結(jié)合，即需要與研究系統(tǒng)特征的統(tǒng)計(jì)力學(xué)相結(jié)合。 第13頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二1-4 化工熱力學(xué)的研究方法1 經(jīng)典熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)相結(jié)合 既是經(jīng)典熱力學(xué)的局限又是化工熱力學(xué)解決實(shí)際問題的特色之一。2 借助計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，得到解析化的、系統(tǒng)的信息第14頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二1-5 化工熱力學(xué)的主要內(nèi)容 “原理-模型-應(yīng)用”為化工熱力學(xué)內(nèi)容“三要素”。 原理是基礎(chǔ)，應(yīng)用是目的，模型是應(yīng)用中不可缺少的工具。經(jīng)典熱力學(xué)原理，必須結(jié)合反映系統(tǒng)特征的模型，才能應(yīng)用于解決化工過程的實(shí)際問題。第15頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分

6、，星期二模型第2、4章原理第3、4章應(yīng)用第5、6章在其他領(lǐng)域的應(yīng)用第7章，為高等化工熱力學(xué)承前啟后。第16頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二1-6 熱力學(xué)基本概念回顧一 系統(tǒng)與環(huán)境 熱力學(xué)研究的對(duì)象總是選擇宇宙中的一部分，這部分選定的空間稱為系統(tǒng)，其余為環(huán)境。系統(tǒng)又分為：1 封閉系統(tǒng)：與環(huán)境無物質(zhì)傳遞 是化工熱力學(xué)最感興趣的系統(tǒng)之一第17頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二2 敞開系統(tǒng)：與環(huán)境有物質(zhì)傳遞 均相敞開系統(tǒng)是非均相系統(tǒng)達(dá)到平衡的前提，其熱力學(xué)關(guān)系式表達(dá)了與環(huán)境間能量、物質(zhì)傳遞對(duì)系統(tǒng)性質(zhì)的影響。 當(dāng)T、p一定時(shí),是混合物性質(zhì)與組成的關(guān)系。第18頁，

7、共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 非均相封閉系統(tǒng)在沒有達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其中的任何一個(gè)相都可以看作為均相敞開系統(tǒng)。 當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各敞開系統(tǒng)之間通過邊界傳遞物質(zhì)和能量的凈值為零，各相的組成、溫度、壓力不再發(fā)生變化，此時(shí)系統(tǒng)中任何一個(gè)均相敞開系統(tǒng)都可以視為均相封閉系統(tǒng)第19頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 3 孤立系統(tǒng)： 與環(huán)境既無能量傳遞又無物質(zhì)傳遞的系統(tǒng)。第20頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二二 強(qiáng)度性質(zhì)與容量性質(zhì) 1 強(qiáng)度性質(zhì) 一類與系統(tǒng)的尺寸（物質(zhì)的量）無關(guān)的性質(zhì)，如T,p等。摩爾性質(zhì)是強(qiáng)度性質(zhì)。 系統(tǒng)的狀態(tài)由系統(tǒng)的強(qiáng)度

8、性質(zhì)決定，確定系統(tǒng)所需要的強(qiáng)度性質(zhì)稱為獨(dú)立變量，其數(shù)目由相律計(jì)算第21頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二2 容量性質(zhì) 與系統(tǒng)中物質(zhì)量的多少有關(guān)的性質(zhì)，如Mt三 狀態(tài)函數(shù) 與系統(tǒng)狀態(tài)變化的途徑無關(guān)，僅取決于初態(tài)和終態(tài)的量。 系統(tǒng)的性質(zhì)都是狀態(tài)函數(shù)第22頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二四 平衡狀態(tài)與可逆過程1 平衡狀態(tài) 是一種靜止?fàn)顟B(tài)，系統(tǒng)與環(huán)境之間凈流（物質(zhì)和能量）為零。 平衡狀態(tài)的定量描述是本教材的重要內(nèi)容第23頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二2 可逆過程 是系統(tǒng)經(jīng)過一系列平衡狀態(tài)完成的，其功耗與沿同路徑逆向完成該過程所獲得的功是

9、等量的，是實(shí)際過程的理想極限，為不可逆過程提供了效率的標(biāo)準(zhǔn)第24頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二五 熱力學(xué)過程與循環(huán)1 熱力學(xué)過程 系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)到另一個(gè)平衡狀態(tài)的變化稱為熱力學(xué)過程。 有等溫、等壓、等容、等熵、等焓、絕熱、可逆等過程 2 熱力學(xué)循環(huán) 系統(tǒng)經(jīng)過某些過程后又回到了初態(tài)第25頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二1-7 熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算的一般方法1 變量分析 基于相律分析系統(tǒng)的獨(dú)立變量和從屬變量2 由經(jīng)典熱力學(xué)原理得到普遍化關(guān)系式。 特別是將熱力學(xué)性質(zhì)與能容易測(cè)量的p、V、T 及組成性質(zhì)和理想氣體等壓熱容 聯(lián)系起來；第26頁，共35頁，202

10、2年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二由狀態(tài)函數(shù)的數(shù)學(xué)特性可得：第27頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 由經(jīng)典熱力學(xué)原理，可以得到 與和之間的依賴關(guān)系，、 推算熱力學(xué)性質(zhì)的有用的方程和來即成為從第28頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二4 數(shù)學(xué)求解。如狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)的熱容方程：或活度系數(shù)模型3 引入表達(dá)系統(tǒng)特性的模型第29頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二課程學(xué)習(xí)主要以應(yīng)用為目的第30頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二主要參考資料1 雷一東，葛喜臣編，化工熱力, 重慶，重慶大學(xué)出版社，1988 年2 陳鐘秀，顧飛

11、燕.化工熱力學(xué)（高等 學(xué)校教材）.1993.化學(xué)工業(yè)出版社.3 Smith, J. M., Van Ness H.C., Abbott M. M. ,6th ed, 化學(xué)工業(yè)出版社引進(jìn)， 2002 第31頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二4 Prausnitz, J M ， Rudiger N L, de Azevedo E D, , N.J. Prentice, Hall PTR c1999.5 涂淑鳳，李前某編，化工熱力學(xué)， 廣州，華南理工大學(xué)出版社， 1992 年6 馬沛生，化工數(shù)據(jù)，北京，中國 石化出版社第32頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二

12、化學(xué)工業(yè)出版社面向21世紀(jì)課程教材化工熱力學(xué) 本書介紹了經(jīng)典熱力學(xué)原理及其在化工中的應(yīng)用。 全書分為七章，第1章至第5章的主要內(nèi)容有緒論、流體 p-V-T和狀態(tài)方程、均相封閉系統(tǒng)熱力學(xué)原理及應(yīng)用、非均 相封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)原理及應(yīng)用；第6章是流動(dòng)系統(tǒng)的熱力學(xué) 原理及應(yīng)用；第7章介紹了熱力學(xué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。 本書是化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生的化工熱力學(xué) 教材， 也能供從事化學(xué)、化工、輕工、材料和熱動(dòng)力的教師、研究 生和工程技術(shù)人員參考。 化學(xué)工業(yè)出版社高等學(xué)?；崃W(xué)教材 本書內(nèi)容包括：緒論、流體的熱力學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)第一定 律及其應(yīng)用、熱力循環(huán)熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用、化工 過程熱力學(xué)分析、溶液熱

13、力學(xué)基礎(chǔ)、流體相平衡和化學(xué)反應(yīng) 平衡，共八章。本書除作教科書外，也可供從事化工過程的 工程技術(shù)人員參考。朱自強(qiáng)，徐汛陳新志蔡振云胡望明第33頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)化工熱力學(xué)教材 本書是大學(xué)化工熱力學(xué)的教材。 內(nèi)容包括：熱力學(xué)基礎(chǔ)定律、流體的p-V-T關(guān)系和液體 的熱力學(xué)性質(zhì)、氣體的壓縮和膨脹過程、熱功轉(zhuǎn)換過程及 其熱力學(xué)分析、液體溶液、流體相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡。 本書除作大學(xué)化工類各專業(yè)的教科書外，也可供從事化 學(xué)工業(yè)、石油化工、輕工、材料和熱能動(dòng)力的技術(shù)人員參考。 高等教育出版社高等學(xué)校教學(xué)參考書流體的分子熱力學(xué) 本書內(nèi)容包括流體的熱力

14、學(xué)、分子間力與位能函數(shù)、流 體的p-V-T關(guān)系、混合物的逸度、溶液的理論、活度系數(shù)關(guān) 聯(lián)式等部分。本書可作為大學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱 力學(xué)、化工熱力學(xué)時(shí)的參考書，也可作為研究生的教材， 以及供有關(guān)科技人員參考。童景山胡英第34頁，共35頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)6分，星期二熱力學(xué)專著譯本流體熱力學(xué)（平衡理論的導(dǎo)論） 本書根據(jù)趙廣緒R.A.THERMODYNAMICS OF FLUIDS An Introdution to equilibrium Theory一書譯出。書中主要介紹了熱力學(xué)的平衡理論。從其基礎(chǔ)原理出發(fā)，著重?cái)⑹隽苏鎸?shí)體系的平衡模型，并用多種不同類型的實(shí)例對(duì)真實(shí)體系平衡模型加以論證，體現(xiàn)了熱力學(xué)理論的最新成就和最新應(yīng)用。全書敘述嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，是一本具有相當(dāng)水平的熱力學(xué)專著。 本書適用于大學(xué)化工系師生作為熱力學(xué)課程的參考書，也可供化工科研、設(shè)計(jì)以及煉油行業(yè)的工程技術(shù)人員參考。CHEMICAL ANDENGINEERINGTHERMODYNAMICS 本書共分9章: 第1章 引言； 第2章 能量和質(zhì)量守衡；第3章