《化工熱力學(xué)》(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）：選修課程英文名稱：ChemicalEngineeringthermodynamics總學(xué)時/周學(xué)時/學(xué)分：32/2/2其中實驗/實踐學(xué)時：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，分離工程授課時間：2,4-18周星期二5-6節(jié)授課地點：7B-313開課學(xué)院：化學(xué)工程與能源技術(shù)學(xué)院答疑時間、地點與方式：（1）課前課后停留在教室，對有疑問的同學(xué)進行答疑；（2）教師辦公室（12J311）進行答疑；（3）電子郵件（272375280@）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：（1）《化工熱力學(xué)例題與習(xí)題》，陳鐘秀、顧飛燕編，化學(xué)工業(yè)出版社（2）《現(xiàn)代化工導(dǎo)論》第三版，李淑芬、王成揚等編，化學(xué)工業(yè)出版社課程簡介：化工熱力學(xué)是化學(xué)工程學(xué)的一個重要分支，是化工類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它是化工過程研究、開發(fā)與設(shè)計的理論基礎(chǔ)，是一門理論性與應(yīng)用性均較強的課程。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；能利用化工熱力學(xué)的原理和模型對化工中涉及到的化學(xué)反應(yīng)平衡原理、相平衡原理等進行分析和研究；能利用化工熱力學(xué)的方法對化工中涉及的物系的熱力學(xué)性質(zhì)和其它化工物性進行關(guān)聯(lián)和推算；并學(xué)會利用化工熱力學(xué)的基本理論對化工中能量進行分析等。課程教學(xué)目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐：課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點畢業(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)和化工過程中熱量與功的計算方法。掌握汽液平衡的計算，運用能量方程分析方程解決典型化工過程的熱力學(xué)效率1-3能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和化工領(lǐng)域?qū)I(yè)知識用于解決化工領(lǐng)域復(fù)雜問題。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)知識用于解決化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域綜合性工程實踐和復(fù)雜工程問題。目標(biāo)2：運用熱力學(xué)模型，能針對不同的熱力學(xué)狀態(tài)，預(yù)測其他的狀態(tài)函數(shù)，特別是焓、熵的計算2-2能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識運用到復(fù)雜化工問題的恰當(dāng)表述中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，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜化學(xué)工程與工藝問題，以獲得有效結(jié)論。目標(biāo)3：結(jié)合熱力學(xué)原理和模型，能運用能量方程衡算各個階段的功損失及相關(guān)的化工設(shè)計計算，學(xué)會應(yīng)用origin等軟件應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理4-1能夠基于工程基礎(chǔ)知識，根據(jù)對象特征，選擇研究路線，設(shè)計可行的實驗方案。4能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對精細(xì)化工和化工系統(tǒng)等的生產(chǎn)過程中復(fù)雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。目標(biāo)4：培養(yǎng)作為一個創(chuàng)新型化學(xué)工程人員必備的堅持不懈的學(xué)習(xí)精神，一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。養(yǎng)成理論聯(lián)系實際、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真細(xì)致、實事求是的科學(xué)態(tài)度和職業(yè)道德。8-2理解工程倫理的核心理念，培養(yǎng)工程倫理素質(zhì)，具有工程倫理意識，掌握工程倫理規(guī)范，并提高工程倫理決策能力。8具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感，能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。理論教學(xué)進程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）教學(xué)模式（線上/混合式/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)展史及研究內(nèi)容張存芳2重點：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：化工熱力學(xué)的起源與發(fā)展；化工熱力學(xué)的研究內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法。課程思政融入點：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)秀化學(xué)家克服艱難困苦、勇攀科學(xué)高峰的社會主義核心價值觀。線上課堂講授與小組討論課程思政作業(yè)：1)通過文獻(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。2)熱力學(xué)三大定律、熱力學(xué)函數(shù)性質(zhì)及基本概念目標(biāo)四2純物質(zhì)的P-V-T關(guān)系及狀態(tài)方程張存芳2重點：PVT關(guān)系圖及臨界性質(zhì)，氣體的狀態(tài)方程；對比態(tài)原理難點：偏心因子及普遍化狀態(tài)方程線上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)系目標(biāo)一3氣體混合物的PVT關(guān)系張存芳2重點：虛擬常數(shù)臨界法、迭代法求根方法、Virial方程表達(dá)式難點：迭代法求根方法課程思政融入點：以疫情為切入點展開討論化工行業(yè)對人們生活的影響，建立專業(yè)思想。線上課堂講授課后作業(yè)：運用不同的狀態(tài)方程計算p-v-t。2-4,2-6目標(biāo)二4熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系式張存芳2重點：熱力學(xué)基本微分方程、點函數(shù)的概念以及點函數(shù)間的基本關(guān)系式難點：Maxwell關(guān)系式線上課堂講授及討論課堂測驗：關(guān)于點函數(shù)的證明及關(guān)系式推導(dǎo)目標(biāo)二5熱力學(xué)性質(zhì)（焓、熵）的計算張存芳，許書瑞2重點:剩余性質(zhì)、普遍化關(guān)系法難點：及逸度Maxwell關(guān)系式的應(yīng)用線上課堂講授及討論有關(guān)真實氣體焓和熵的計算；3-4，3-5，目標(biāo)一6逸度及兩相熱力學(xué)性質(zhì)和圖表張存芳2重點：逸度與逸度系數(shù)的定義及計算方法、純流體的熱力學(xué)性質(zhì)圖，干度的概念及表達(dá)式難點：熱力學(xué)性質(zhì)圖表及制作方法線上課堂討論不同典型化工過程的變化圖并與生產(chǎn)實踐相聯(lián)系逸度與逸度系數(shù)的計算目標(biāo)三7化學(xué)位和偏摩爾性質(zhì)張存芳2重點：化學(xué)位、偏摩爾性質(zhì)、偏摩爾性質(zhì)的求解難點：Gibbs-Duhem方程課程思政融入點：以乙醇與水混合后體積縮小，以及汽油站為何偏好使用汽油等討論偏摩爾性質(zhì)的在實際生產(chǎn)和工作中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)知識的認(rèn)識度和興趣，提倡學(xué)生多角度看待化工專業(yè)的就業(yè)等相關(guān)問題。線下以乙醇與水混合過程的體積變等生活實際現(xiàn)象引入偏摩爾性質(zhì)的概念。偏摩爾性質(zhì)的計算目標(biāo)二8混合物的逸度及逸度系數(shù)張存芳2重點：混合物的組分逸度、逸度系數(shù)難點：逸度的相關(guān)計算線下課堂講授及討論目標(biāo)一9理想溶液及活度張存芳2重點：活度及活度系數(shù)難點：理想溶液標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、線下課堂講授及討論討論：逸度和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，活度及活度系數(shù)的物理意義目標(biāo)二10混合過程性質(zhì)變化及超額性質(zhì)張存芳，許書瑞2重點：混合性質(zhì)ΔM、理想溶液的ΔM及超額性質(zhì)ΔME難點：及活度系數(shù)模型線下課堂講授及討論課后作業(yè)：混合過程的計算4-2,4-10,4-13,4-17目標(biāo)二11相平衡判據(jù)及氣液平衡相圖張存芳2重點：相平衡判據(jù)、相律難點：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課堂討論：二元體系的相平衡目標(biāo)三12氣液平衡計算類型張存芳，許書瑞2重點：汽液平衡計算的基本公式、閃蒸的概念及其應(yīng)用，露點和泡點概念及液液平衡關(guān)系及計算難點：活度系數(shù)加狀態(tài)方程法線下課堂講授及討論課堂檢測：閃蒸的計算，液液平衡關(guān)系及計算5-4,5-9,5-17目標(biāo)二13能量平衡方程及熵方程張存芳2重點：穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律難點：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點目標(biāo)三14理想功、損失功及熱力學(xué)效率張存芳2重點：理想功、損失功的概念及熱力學(xué)效率難點：理想功、損失功的計算課程思政：根據(jù)所學(xué)供熱轉(zhuǎn)換知識，結(jié)合國家倡導(dǎo)的節(jié)能減排，綠色發(fā)展的理念，就生活中的化工節(jié)能過程所運用的知識點進行分析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)效率的計算6-8,6-11目標(biāo)三15蒸汽動力循環(huán)及制冷循環(huán)張存芳2重點：蒸汽動力循環(huán)，節(jié)流膨脹，蒸汽壓縮制冷、吸收式制冷難點：做外功的絕熱膨脹線下課堂講授及討論課堂討論：節(jié)流膨脹與做外功絕熱膨脹的比較，吸收制冷循環(huán)原理目標(biāo)三16復(fù)習(xí)張存芳2歸納復(fù)習(xí)課程知識點線下課堂講授及討論課堂討論與集中答疑目標(biāo)四合計32課程考核課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點評價依據(jù)及成績比例（%）課后作業(yè)課程思政考試出勤率目標(biāo)一1-350100目標(biāo)二2-253