《化工熱力1》課程教學(xué)大綱

《化工熱力學(xué)》教學(xué)大綱課程名稱：化工熱力學(xué)課程類別（必修/選修）：必修課程英文名稱：ChemicalEngineeringthermodynamics總學(xué)時(shí)/周學(xué)時(shí)/學(xué)分：32/2/2其中實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：0先修課程：高等數(shù)學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)、物理化學(xué)后續(xù)課程支撐：化工工藝學(xué)，化工設(shè)計(jì)，分離工程授課時(shí)間：1-16周星期四3-4節(jié)授課地點(diǎn)：7B410授課對(duì)象：能源化學(xué)工程1班開課學(xué)院：任課教師姓名/職稱：答疑時(shí)間、地點(diǎn)與方式：（1）課前課后停留在教室，對(duì)有疑問(wèn)的同學(xué)進(jìn)行答疑；（2）教師辦公室（12J311）進(jìn)行答疑；（3）電子郵件（517418830@）或?qū)W習(xí)群聯(lián)系答疑課程考核方式：開卷（）閉卷（√）課程論文（）其它（）使用教材：《化工熱力學(xué)》，陳鐘秀編，化學(xué)工業(yè)出版社，第三版教學(xué)參考資料：無(wú)課程簡(jiǎn)介：化工熱力學(xué)是化學(xué)工程學(xué)的一個(gè)重要分支，是化工類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它是化工過(guò)程研究、開發(fā)與設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，是一門理論性與應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程。該門課系統(tǒng)地介紹了將熱力學(xué)原理應(yīng)用于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域的研究方法。它以熱力學(xué)第一、第二定律為基礎(chǔ)，研究化工過(guò)程中各種能量的相互轉(zhuǎn)化及其有效利用，深刻闡述了各種物理和化學(xué)變化過(guò)程達(dá)到平衡的理論極限、條件和狀態(tài)。設(shè)置本課程，為了使考生能夠掌握化工熱力學(xué)的基本概念、理論和專業(yè)知識(shí)；能利用化工熱力學(xué)的原理和模型對(duì)化工中涉及到的化學(xué)反應(yīng)平衡原理、相平衡原理等進(jìn)行分析和研究；能利用化工熱力學(xué)的方法對(duì)化工中涉及的物系的熱力學(xué)性質(zhì)和其它化工物性進(jìn)行關(guān)聯(lián)和推算；并學(xué)會(huì)利用化工熱力學(xué)的基本理論對(duì)化工中能量進(jìn)行分析等。課程教學(xué)目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐：課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求目標(biāo)1：掌握熱力學(xué)模型，狀態(tài)方程等的適用條件，能夠求取化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和化工過(guò)程中熱量與功的計(jì)算方法。掌握汽液平衡的計(jì)算，運(yùn)用能量方程分析方程解決典型化工過(guò)程的熱力學(xué)效率1-3掌握化工專業(yè)知識(shí)，能針對(duì)具體的化工單元操作、能源存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化和節(jié)能過(guò)程建立數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行推理、分析和求解。1.能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)以及化工原理、化工類專業(yè)基礎(chǔ)、重要化工理論基礎(chǔ)與工藝等專業(yè)知識(shí)用于解決化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域綜合性工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問(wèn)題。目標(biāo)2：運(yùn)用熱力學(xué)模型，能針對(duì)不同的熱力學(xué)狀態(tài)，預(yù)測(cè)其他的狀態(tài)函數(shù)，特別是焓、熵的計(jì)算2-2能基于化學(xué)工程基本原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)能源化工的復(fù)雜工程問(wèn)題2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜化學(xué)工程與工藝問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論目標(biāo)3：結(jié)合熱力學(xué)原理和模型，能運(yùn)用能量方程衡算各個(gè)階段的功損失及相關(guān)的化工設(shè)計(jì)計(jì)算，學(xué)會(huì)應(yīng)用origin等軟件應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理4-1能夠基于化工專業(yè)知識(shí)，調(diào)研和分析復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案4.能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)精細(xì)化工和化工系統(tǒng)等的生產(chǎn)過(guò)程中復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。目標(biāo)4：培養(yǎng)作為一個(gè)創(chuàng)新型化學(xué)工程人員必備的堅(jiān)持不懈的學(xué)習(xí)精神，一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。養(yǎng)成理論聯(lián)系實(shí)際、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真細(xì)致、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和職業(yè)道德10-2了解能源化工專業(yè)領(lǐng)域的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)，理解和尊重世界不同文化的差異性和多樣性；10.能夠就能源化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的復(fù)雜工程問(wèn)題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，并具備一定的國(guó)際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。理論教學(xué)進(jìn)程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點(diǎn)、難點(diǎn)、課程思政融入點(diǎn)）教學(xué)模式（線上/線下）教學(xué)方法作業(yè)安排支撐課程目標(biāo)1化工熱力學(xué)的發(fā)展史及研究?jī)?nèi)容2重點(diǎn)：化工熱力學(xué)課程專業(yè)基礎(chǔ)課中的地位；化工熱力學(xué)熱力學(xué)的性質(zhì)與基本概念，熱力學(xué)三大基本定律難點(diǎn)：化工熱力學(xué)的起源與發(fā)展；化工熱力學(xué)的研究?jī)?nèi)容和學(xué)習(xí)方法。課程思政融入點(diǎn)：1）介紹化工熱力學(xué)的發(fā)展歷史，向?qū)W生傳遞一代代優(yōu)秀的化學(xué)家克服艱難困苦、勇攀科學(xué)高峰的社會(huì)主義核心價(jià)值觀；2）以疫情為切入點(diǎn)展開討論化工行業(yè)對(duì)人們生活的影響，建立專業(yè)思想。線上課堂講授與小組討論課堂講授與小組討論課程思政作業(yè)：通過(guò)文獻(xiàn)檢索或網(wǎng)絡(luò)資源查找，每人須完成不少于1000字關(guān)于化學(xué)化工行業(yè)受疫情影響的發(fā)展。目標(biāo)四2純物質(zhì)的P-V-T關(guān)系及狀態(tài)方程2重點(diǎn)：PVT關(guān)系圖及臨界性質(zhì)，氣體的狀態(tài)方程；對(duì)比態(tài)原理難點(diǎn)：偏心因子及普遍化狀態(tài)方程線下課堂講授和小組討論課堂討論：pVT行為與液化氣成分選擇的關(guān)系課后作業(yè)：2-4目標(biāo)一3氣體混合物的PVT關(guān)系2重點(diǎn)：虛擬常數(shù)臨界法，混合規(guī)則及其解題方法、迭代法求根方法、Virial方程表達(dá)式課程思政融入點(diǎn):為了反映學(xué)科前沿，體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)引入與熱力學(xué)課程相關(guān)的科研成果與先進(jìn)技術(shù)，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大有幫助。如在講解超臨界流體的概念和應(yīng)用時(shí)，引入中科院陳林研究員在超臨界流體領(lǐng)域的科研成果，采用情感共鳴法講述科研過(guò)程的艱辛不易，突出科研工作者潛心研究、無(wú)私奉獻(xiàn)的精神，引起學(xué)生的情感共鳴，以此培養(yǎng)學(xué)生的科研探索精神。該科研成果是國(guó)際上第一部超臨界流體領(lǐng)域的系統(tǒng)性專著，彰顯了我國(guó)在該研究領(lǐng)域的科研實(shí)力和國(guó)際影響力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的民族自豪感和家國(guó)情懷。難點(diǎn)：混合規(guī)則線下課前學(xué)生在優(yōu)學(xué)院平臺(tái)先預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)本次課已經(jīng)錄制的教學(xué)視頻，課堂上，以實(shí)際那里為切入點(diǎn)，就臨界性質(zhì)與生活實(shí)際相聯(lián)系，充分發(fā)揮學(xué)生參與課堂討論課程思政作業(yè)：磁懸浮列車這一先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)與狀態(tài)方程的發(fā)展息息相關(guān)。從狀態(tài)方程到低溫技術(shù)，再到氦氣液化，最終發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)材料，才有了與我們生活密切相關(guān)的磁懸浮列車。查閱相關(guān)資料，并論述狀態(tài)方程的發(fā)展與磁懸浮列車之間的關(guān)系，并由此引發(fā)的有關(guān)創(chuàng)新精神的思考。不少于800字。單元測(cè)試：在優(yōu)學(xué)院平臺(tái)完成本單元的單元測(cè)試目標(biāo)二4熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系式2重點(diǎn)：熱力學(xué)基本微分方程、點(diǎn)函數(shù)的概念以及點(diǎn)函數(shù)間的基本關(guān)系式難點(diǎn)：Maxwell關(guān)系式線下課堂講授熱力學(xué)基本微分方程等相關(guān)知識(shí)課程討論：學(xué)生需在優(yōu)學(xué)院平臺(tái)完成相關(guān)基本概念的討論，并相互打分目標(biāo)二5熱力學(xué)性質(zhì)（焓、熵）的計(jì)算2重點(diǎn):剩余性質(zhì)、普遍化關(guān)系法難點(diǎn)：逸度及Maxwell關(guān)系式的應(yīng)用線下課堂講授課后作業(yè)：有關(guān)真實(shí)氣體焓和熵的計(jì)算；3-4；3-5目標(biāo)一6逸度及兩相熱力學(xué)性質(zhì)和圖表2重點(diǎn)：逸度與逸度系數(shù)的定義及計(jì)算方法、純流體的熱力學(xué)性質(zhì)圖，干度的概念及表達(dá)式難點(diǎn)：熱力學(xué)性質(zhì)圖表及制作方法線下要求學(xué)生課前在優(yōu)學(xué)院預(yù)習(xí)本次課的講授內(nèi)容，在課堂上與學(xué)生著重討論不同典型化工過(guò)程的變化圖并與生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系課后作業(yè)：逸度與逸度系數(shù)的計(jì)算：3-15單元測(cè)試：在優(yōu)學(xué)院平臺(tái)完成本單元的單元測(cè)試目標(biāo)三7化學(xué)位和偏摩爾性質(zhì)2重點(diǎn)：化學(xué)位、偏摩爾性質(zhì)、偏摩爾性質(zhì)的求解難點(diǎn)：Gibbs-Duhem方程線下以乙醇與水混合過(guò)程的體積變等生活實(shí)際現(xiàn)象引入偏摩爾性質(zhì)的概念課后作業(yè)：偏摩爾性質(zhì)的計(jì)算：4-1,4-2目標(biāo)二8混合物的逸度及逸度系數(shù)2重點(diǎn)：混合物的組分逸度、逸度系數(shù)難點(diǎn)：逸度的相關(guān)計(jì)算線下課堂講授及討論目標(biāo)一9理想溶液及活度2重點(diǎn)：活度及活度系數(shù)難點(diǎn)：理想溶液標(biāo)準(zhǔn)態(tài)線下課堂講授及討論討論：優(yōu)學(xué)院平臺(tái)完成逸度和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，活度及活度系數(shù)等相關(guān)問(wèn)題的討論目標(biāo)二10混合過(guò)程性質(zhì)變化及超額性質(zhì)2重點(diǎn)：混合性質(zhì)ΔM、理想溶液的ΔM及超額性質(zhì)ΔME難點(diǎn)：活度系數(shù)模型線下課堂講授及討論課后作業(yè)：混合過(guò)程的計(jì)算4-12,4-13,目標(biāo)二11相平衡判據(jù)及氣液平衡相圖2重點(diǎn)：相平衡判據(jù)、相律難點(diǎn)：二元體系的平衡特征線下課堂討論：以化工原理精餾制備酒精為例引入相平衡目標(biāo)三12汽液平衡計(jì)算類型2重點(diǎn)：汽液平衡計(jì)算的基本公式、閃蒸的概念及其應(yīng)用，露點(diǎn)和泡點(diǎn)概念難點(diǎn)：活度系數(shù)加狀態(tài)方程法課程思政：以一顆癡迷“精餾”的大樹為切入點(diǎn),介紹精餾大師余國(guó)琮為我國(guó)化工制造業(yè)的技術(shù)水平提升和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。以他名字命名的Yu-Coll熱力學(xué)活度系數(shù)模型被廣泛應(yīng)用，以提升學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷和文化自信線下課堂討論及講授單元檢測(cè)：優(yōu)學(xué)院平臺(tái)完成單元檢測(cè)課后作業(yè)：閃蒸的計(jì)算，液液平衡關(guān)系及計(jì)算5-4,5-9,5-1目標(biāo)三13汽液平衡計(jì)算2重點(diǎn)：閃蒸計(jì)算難點(diǎn)：汽液平衡熱力學(xué)一致性的Gibbs-Duhem檢驗(yàn)課堂討論及講授14能量平衡方程及熵方程2重點(diǎn)：穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律難點(diǎn)：熵平衡方程線下課堂討論：以典型化工成產(chǎn)節(jié)能為案例引入本章重要知識(shí)點(diǎn).目標(biāo)三15理想功、損失功及熱力學(xué)效率2重點(diǎn)：理想功、損失功的概念及熱力學(xué)效率難點(diǎn)：理想功、損失功的計(jì)算線下課堂講授及討論課后作業(yè)：關(guān)于理想功、損失功及熱力學(xué)效率的計(jì)算6-8,6-11目標(biāo)三16復(fù)習(xí)2歸納復(fù)習(xí)課程知識(shí)點(diǎn)線下課堂討論與集中答疑目標(biāo)四合計(jì)32課程考核課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)評(píng)價(jià)依據(jù)及成績(jī)比例（%）課后作業(yè)單元測(cè)試課程思政考試課堂考勤目標(biāo)一1-3332102目標(biāo)二2-2532150目標(biāo)三4-1553303目標(biāo)四8-222050總計(jì)15137605備注：1）根據(jù)《考試管理規(guī)定》第十二條規(guī)定：曠課3次（或6課時(shí)）學(xué)生不得參加該課程的期終考核。2）各項(xiàng)考核標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)附件所示。大綱編寫時(shí)間：8月29日系（部）審查意見(jiàn)：我系（專業(yè)）課程委員會(huì)已對(duì)本課程教學(xué)大綱進(jìn)行了審查，同意執(zhí)行。系（部）主任簽名：日期：9月1日備注：附錄：各類考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表（僅供參考）課后作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)A+(100)A(90)B(80)C(70)D(0)基本概念掌握程度概念非常清楚，答題十分正確。概念清楚，作業(yè)認(rèn)真，答題比較正確概念比較清楚，作業(yè)比較認(rèn)真，答題一般正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯(cuò)誤較多。解決問(wèn)題的方案正確性解題思路非常清晰，計(jì)算十分正確概念清楚，作業(yè)認(rèn)真，答題比較正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認(rèn)真，答題一般正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯(cuò)誤較多。作業(yè)完成態(tài)度按時(shí)完成，書寫工整、清晰，符號(hào)、單位等按規(guī)范要求執(zhí)行按時(shí)完成，書寫清晰，主要符號(hào)、單位按照規(guī)范執(zhí)行按時(shí)完成，書寫清晰，主要符號(hào)、單位按照規(guī)范執(zhí)行按時(shí)完成，書寫較為一般，部分符號(hào)、單位按照規(guī)范執(zhí)行未交作業(yè)或后期補(bǔ)交，不能辨識(shí)，符號(hào)、單位等不按照規(guī)范執(zhí)行課程思政評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)A+(100)A(90)B(80)C(70)D(0)查閱資料與本次課程思政資料的相關(guān)