化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件市公開課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

1-5章復(fù)習(xí)化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第1頁第1頁“化工熱力學(xué)”=“基本概念”+“數(shù)學(xué)模型”內(nèi)涵{外延事物本質(zhì)屬性概念適用范圍{公式各種解析關(guān)系式，(偏)微分關(guān)系式，向量方程等邊界條件初始條件t=0或t=t時(shí)，某變量解x=0或x=L時(shí)，某變量解化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第2頁第2頁基本概念是熱力學(xué)靈魂，所以正確地了解是學(xué)好化工熱力學(xué)課程基礎(chǔ)?；靖拍睿合到y(tǒng)(system)與系統(tǒng)性質(zhì)：環(huán)境(surroundings)與環(huán)境性質(zhì)：熱力學(xué)函數(shù)有：基本特征量：熱力學(xué)函數(shù)有：基本特征量：化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第3頁第3頁狀態(tài)函數(shù)與過程函數(shù)強(qiáng)度性質(zhì)與容量性質(zhì)平衡狀態(tài)和可逆過程熱力學(xué)過程與循環(huán)化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第4頁第4頁三類系統(tǒng)：封閉系統(tǒng)：ClosedSystem敞開系統(tǒng)：OpeningSystem孤立系統(tǒng)：IsolatedSystem化工熱力學(xué)處理關(guān)鍵對(duì)象這種區(qū)分是從系統(tǒng)與環(huán)境間是否有物質(zhì)傳遞、熱量傳遞和功傳遞來劃分化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第5頁第5頁三個(gè)理想化概念：理想氣體：idealgas理想溶液：idealsolution可逆過程：reversibleprocess(1)為何要引入這些理想化概念，它們有什么作用？(2)這些理想化概念定性表述及定量關(guān)系。問題：了解上需要費(fèi)神、動(dòng)腦筋VeryImportant}化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第6頁第6頁

定性：分子視為剛性球體，既無大小（不考慮分子體積），也無能量(或相互作用力)。

理想氣體(IdealGas)定性、定量關(guān)系

定量：

嚴(yán)格數(shù)學(xué)描述關(guān)系應(yīng)為：補(bǔ)充：V：摩爾體積R：理想氣體常數(shù)8.314J·mol-1·K-1

化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第7頁第7頁若則:凡是符合Lewis-Randall規(guī)則溶液定義為理想溶液。Lewis-Randall規(guī)則：組分i標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度或

：理想溶液中組分i逸度溶液中組分i逸度與其摩爾分?jǐn)?shù)xi成正百分比關(guān)系，稱之為L(zhǎng)ewis-Randall規(guī)則。Lewis-Randall規(guī)則化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第8頁第8頁教材結(jié)構(gòu)(p，V，T，x)關(guān)系熱力學(xué)基本方程dG=-SdT+VdpH，SG，idealgasidealsolutionidealwork，chapter1chapter2chapter3chapter4chapter7熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律chapter6相平衡、化學(xué)反應(yīng)平衡動(dòng)力循環(huán)、制冷循環(huán)chapter5chapter9chapter8此處未考慮到電、磁、核、界面等方面影響化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第9頁第9頁純物質(zhì)p-V-T關(guān)系狀態(tài)方程立方型狀態(tài)方程：VanDerWaals、RK(SRK)、PR、PT方程等多參數(shù)狀態(tài)方程：Virial、WBR、MH方程等對(duì)應(yīng)態(tài)原理及其應(yīng)用：二參數(shù)、三參數(shù)方程；普遍化Virial方程等流體蒸氣壓、蒸發(fā)焓和蒸發(fā)熵混合規(guī)則與混合物p-V-T關(guān)系：算術(shù)平均和幾何平均液體p-V-T關(guān)系系統(tǒng)特征量——Chapter2難點(diǎn)：已知p，T，(x)，計(jì)算V。方法：迭代求解或三次方程解析求解計(jì)算類型：p-V-T-(x)間相互推算化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第10頁第10頁熱力學(xué)性質(zhì)間關(guān)系

熱力學(xué)基本方程單相系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)

熵S、熱力學(xué)能U、焓H、Gibbs自由焓G計(jì)算用剩下性質(zhì)計(jì)算系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)用狀態(tài)方程計(jì)算熱力學(xué)性質(zhì)氣體熱力學(xué)性質(zhì)普遍化關(guān)系純組分逸度與逸度系數(shù)純物質(zhì)飽和熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算熱力學(xué)圖/表Maxwell關(guān)系系統(tǒng)熱力學(xué)函數(shù)——Chapter3這些內(nèi)容均是針對(duì)封閉系統(tǒng)給出，基礎(chǔ)是基于理想氣體得到一些普遍結(jié)論與關(guān)系?；崃W(xué)復(fù)習(xí)課件第11頁第11頁課程根本Gibbs函數(shù)(G函數(shù))反應(yīng)真實(shí)氣體與理想氣體性質(zhì)之差，稱之為剩下G函數(shù)。與逸度或逸度系數(shù)關(guān)系：重點(diǎn)與難點(diǎn)：系統(tǒng)熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算方法化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第12頁第12頁認(rèn)識(shí)：G函數(shù)對(duì)溫度、壓力偏導(dǎo)數(shù)關(guān)系與意義：化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第13頁第13頁均相敞開系統(tǒng)熱力學(xué)基本方程偏摩爾量定義、以及其與摩爾量間關(guān)系Gibbs-Duhem方程混合過程性質(zhì)改變混合物中組分逸度及計(jì)算方法過量性質(zhì)、過量函數(shù)模型與活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式理想溶液及其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)系統(tǒng)熱力學(xué)函數(shù)二—Chapter4這些內(nèi)容均是針對(duì)敞開系統(tǒng)給出，基礎(chǔ)是基于混合物理想氣體狀態(tài)方程以及理想溶液得到一些普遍結(jié)論與關(guān)系。化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第14頁第14頁反應(yīng)真實(shí)溶液和理想溶液性質(zhì)之差,稱為過量Gibbs函數(shù)。與活度或活度系數(shù)關(guān)系為試驗(yàn)數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)基礎(chǔ)——Gibbs-Duhem方程Gibbs-Duhem方程是一個(gè)微分方程，所以掌握微積分計(jì)算是必須理想溶液定性表述與定量關(guān)系；標(biāo)準(zhǔn)態(tài)引入目標(biāo)及兩種條件下標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。活度、活度系數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)；各種形式活度系數(shù)模型化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第15頁第15頁平衡篇：相平衡與化學(xué)反應(yīng)平衡平衡性質(zhì)與判據(jù)，混合物汽液相平衡及其表示:

相圖、及其汽(氣)液平衡方程混合物相平衡關(guān)系(溫度T、壓力p、與各相組成)確實(shí)定汽液相平衡計(jì)算類型與方法：T，p，x，y相互推算及雙重迭代循環(huán)計(jì)算方法氣液平衡計(jì)算Gibbs-Duhem方程應(yīng)用于汽液平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性校驗(yàn)液液平衡平衡計(jì)算相平衡——Chapter5含恒(共)沸物特征：汽液兩相組成相等，即xi=yi化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第16頁第16頁假設(shè)O2在20℃、0.1MPa下H、S為零，用三參數(shù)對(duì)應(yīng)態(tài)原理求O2在300℃、9MPa下H、S。已知O2在理想氣體狀態(tài)下比熱容為。（畫出計(jì)算路線圖，說明計(jì)算需要模型和物性數(shù)據(jù)，寫出計(jì)算過程，不需要詳細(xì)計(jì)算結(jié)果）。習(xí)題一化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第17頁第17頁

化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第18頁第18頁化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第19頁第19頁化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第20頁第20頁在一定溫度和壓力下，二元溶液中組分1偏摩爾體積如服從下式

，并已知純組分摩爾體積是V1，V2，試求出和V表示式?

習(xí)題二化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第21頁第21頁

化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第22頁第22頁已知環(huán)己烷（1）－苯（2）系統(tǒng)在40℃時(shí)活度系數(shù)模型為，純組分蒸汽壓為，試求該溫度下當(dāng)液相組成為時(shí)汽相組成和壓力。習(xí)題三化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第23頁第23頁

化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第24頁第24頁在總壓101.33kPa、350.8K下，苯(1)-正已烷(2)形成x1=0.525恒沸混合物。此溫度下兩組分蒸汽壓分別是99.4KPa和97.27KPa，液相活度系數(shù)模型選取VaarLaar方程，汽相服從理想氣體，求350.8K下汽液平衡關(guān)系和函數(shù)式。VaarLaar方程為：

習(xí)題四化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第25頁第25頁

化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)課件第26頁第26頁對(duì)于組分A、B組成二元溶液，汽相可看做理想氣體，液相為非理想溶液，溶液過量G