热力学教案工程

第3周授课日期2006912授课章节第1章绪论教学目的掌握化工热力学的一些基本名词、定义和基本概念，了解化工热力学研究范围和研究方法，了解化工热力学在化学工程中的应用情况。教学重点明确化工热力学的主要任务教学难点认识化工热力学的重要作用教学实施过程设计本讲课程采用幻灯片进行教学，以讲述为主。通过介绍热力学的发展史说明热力学的定义。热和功的定义，说明能量不仅有数量的多少，还有质量的高低。化工热力学研究内容及在化工生产中的作用研究反应进行的可能性，在什么条件下进行及限度化学平衡，通过研究过程的工艺条件对平衡转化率的影响，选择最佳工艺条件；相平衡，特别是多组元相平衡是分离过程的理论基础；能量的合理利用。明确化工热力学的主要任务是应用经典热力学原理，推算物质的平衡性质，从而解决工程实际问题，所以物性计算是化工热力学的主要任务。化工热力学研究方法宏观和微观的方法。能量与环境问题臭氧层，温室效应与全球气候变暖等问题。课后复习及作业或思考题1概括化工热力学的主要内容2简述化工热力学的特点3比较物理化学中的热力学与化工热力学的区别和联系4试举三个例子说明化工热力学的应用。课后小结时间第3周授课日期2006914授课章节第2章流体的PVT关系纯物质的PVT图22气体的状态方程VIRIAL方程教学目的掌握纯物质的PVT相图，了解状态方程的应用，理解理想气体状态方程的理论价值和实用价值，了解维里系数的物理意义，掌握VIRIAL方程的应用。教学重点纯物质的PVT相图教学难点PV图、PT图上点线面的关系教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学，通过动画和FLASH使学生更好地理解和掌握纯物质的PVT相图。教学内容P、V、T行为即三者之间的关系用图表示，用状态方程表示FT、V、T0。纯物质的PVT相图及相图上的重要概念，PV图、PT图上点线面的关系。超临界流体的工程应用，如超临界萃取，从天然动、植物中提取物质，纯度高，消耗少。VIRIAL方程的两种形式，VIRIAL系数的物理意义，VIRIAL方程的应用。理想气体温标与热力学第零定律。课后复习及作业或思考题1说明维里方程的适用范围及维里系数的物理意义。2维里方程的价值体现在哪方面3习题211课后小结时间第4周授课日期2006919授课章节第2章流体的PVT关系22气体的状态方程立方型状态方程（范德华方程，RK方程，RK方程，PR方程），状态方程的求解方法，利用MATLAB进行PVT性质计算。教学目的了解各种立方型状态方程的特点和应用范围，掌握立方型状态方程的求解方法。教学重点RK方程教学难点PV图、PT图上点线面的关系教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。为了增强学生应用计算机和解决工程实际问题的能力，增加利用MATLAB求解状态方程的内容。利用MATLAB求解状态方程计算准确、快速、编程容易。教学内容立方型状态方程范德华方程，RK方程，RK方程，PR方程，立方型状态方程的通用形式。多参数状态方程。状态方程的求解方法。利用MATLAB求解状态方程。课后复习及作业或思考题1范德华方程对气体状态方程的贡献体现在哪方面2立方型方程的含义指什么3讨论RK方程的适用范围4习题212。5习题215。课后小结时间第4周授课日期2006921授课章节第2章流体的PVT关系23对比态原理及其应用24真实气体混合物的PVT关系25液体的PVT关系教学目的理解对应态原理，掌握三参数普遍化关联法，掌握真实气体混合物PVT性质的计算方法，了解液体PVT性质的计算方法。教学重点以偏心因子为第三参数的普遍化法，真实气体混合物的PVT关系的计算方法。教学难点理解对应态原理教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。为了增强学生应用计算机和解决工程实际问题的能力，增加利用MATLAB求解混合物状态方程的内容。利用MATLAB求解状态方程计算准确、快速、编程容易。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。教学内容对比态原理，偏心因子和气体的三参数普遍化关系，第二VIRIAL系数的普遍化关联式，用三参数对应态原理计算压缩因子。液体性质的普遍化关联。真实气体混合物PVT性质的计算。课后复习及作业或思考题1说明三参数压缩因子图与普通化状态方程的适用范围。2写出气体混合物RK方程中常数项AM和BM的混合规则表达式。3写出气体混合物第二维里系数混合规则表达式。4习题225。5习题228。课后小结时间第5周授课日期2006926授课章节第3章纯物质的热力学性质均相系统热力学性质间基本关系式，MAXWELL方程，热力学函数的计算式。教学目的通过本讲课程的学习，掌握热力学基本关系式；掌握焓和熵的计算式。教学重点焓和熵函数的计算式教学难点用可以测量的热力学性质表示不能直接测量的热力学性质的推导过程教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。化工热力学是一门理论性、逻辑性很强的学科,它的许多结论都是在一系列数学处理后才得到的纯物质热力学性质关系式的推导，是学生必须掌握的基本内容，也是比较难于掌握的内容。推导热力学性质的计算式的目的是用可以测量的热力学性质计算不能直接测量的热力学性质，讲明目的，增加学习兴趣。通过剖析某些典型例子,要引导学生掌握要领,不要机械地模仿，总结出解决这类问题的基本方法和步骤。促使他们通过练习掌握解决问题的思路和方法。重要的公式推导，先用板书讲解，然后用课件进行复习和总结。教学内容热力学性质间基本关系式，MAXWELL方程。复习必要的数学知识。热力学函数关系式的推导。课后复习及作业或思考题1单组元流体的热力学性质主要讨论哪些方面的内容2写出封闭系统中单组元流体热力学基本关系式及应用范围。3写出麦克斯韦关系式并讨论麦克斯韦关系式在化工热力学中的应用。4习题35。5习题36。6习题314课后小结时间第5周授课日期2006928授课章节第3章纯物质的热力学性质剩余性质；单相体系热力学性质计算教学目的通过本讲课程的学习，掌握剩余性质的定义和计算方法；理解液体焓和熵的计算；理解气体热力学性质的普遍化关联。教学重点剩余性质的概念与计算教学难点用状态方程推导出剩余性质的关系式教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先说明引入剩余性质的目的和意义，然后讲解剩余性质的定义和计算方法。本讲有的例题计算步骤较多，重点讲解解题思路和方法，引导学生掌握要领；具体计算过程涉及到新知识的部分详细讲解，涉及到已经学过的知识只讲解要点。课程结束前用课件进行复习和总结。教学内容剩余性质的定义和计算方法。利用状态方程计算剩余性质，利用普遍化关系式计算剩余性质，液体的热力学性质的计算。课后复习及作业或思考题1如何求从T1、P1到T2、P2的焓变，为什么要这样求2阐述求熵变和熵变的计算方法，并讨论其优缺点。3在推导求焓变和熵变的计算公式时，为什么要引入剩余性质写出它的定义及数学表达式。4习题37。5习题38。课后小结时间第7周授课日期20061010授课章节第3章纯物质的热力学性质两相系统的热力学性质，热力学图表，二元拟线性插值法求热力学数据。教学目的通过本讲课程的学习，掌握两相系统热力学性质的计算方法；掌握工程上常用热力学图表的使用方法，了解热力学图表的制作方法掌握利用二元插值法求热力学数据。教学重点HS图，PH图，水的性质表教学难点热力学图表的使用方法教学实施过程设计本讲课程主要多媒体课件进行教学，重点内容配合板书讲解。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。图、表、公式是表达，课堂上要说明这三种方法的特点。在本门课程的讲授过程中热力学图主要用于帮助理解热力学的一些基本概念，具体计算多采用公式和数据表，能够上机计算。使用热力学数据表涉及到二元插值问题，学生使用的数值计算方法中只有一元插值的内容，本节课程的教学中增加二元插值的内容。教学内容两相系统热力学性质。热力学图表的制作过程和使用方法。热力学性质的基准态。二元插值法求热力学数据课后复习及作业或思考题1化工中常用的热力学性质图有哪几类2从理论上解释TS图上等压线和等焓线随温度和熵的变化情况。3从水蒸气表上主要能查到哪些性质4习题315。5习题316。课后小结时间第7周授课日期20061012授课章节第4章均相混合物的热力学性质变组成体系热力学性质间关系式，化学位与相平衡，偏摩尔性质定义和物理意义，摩尔性质和偏摩尔性质的关系，偏摩尔性质计算。教学目的通过本讲课程的学习，理解变组成体系热力学性质间关系式；掌握化学位和偏摩尔量的概念，掌握偏摩尔性质的计算方法。教学重点偏摩尔性质的计算，GIBBSDUHEM方程教学难点利用偏摩尔性质的定义和GIBBSDUHEM方程推导偏摩尔性质与混合物性质间的关系教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。对物理化学已经学过的内容作必要的复习，本讲课程课程的重点是对基本概念的理解，偏摩尔性质的计算和GIBBSDUHEM方程的应用。教学内容变组成体系热力学性质间的关系式。偏摩尔性质、化学位等基本概念，偏摩尔性质的计算。GIBBSDUHEM方程及其应用。课后复习及作业或思考题复习所讲内容习题41、习题42、习题410、习题412。课后小结时间第8周授课日期20061017授课章节第4章均相混合物的热力学性质混合过程性质变化，纯组分的逸度和逸度系数教学目的通过本讲课程的学习，理解混合过程性质变化；理解逸度和逸度系数的定义及物理意义，掌握气体纯组分逸度和逸度系数的计算方法，理解液体逸度和逸度系数的计算方法。教学重点气体纯组分逸度系数的计算教学难点由状态方程计算气体纯组分的逸度系数教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。教学内容混合过程性质变化。逸度和逸度系数的定义及物理意义。利用状态方程和普遍化关系式计算气体纯组分逸度和逸度系数。液体逸度和逸度系数的计算。课后复习及作业或思考题复习逸度和逸度系数的计算。习题45、习题413、习题414。课后小结时间第8周授课日期20061019授课章节第4章均相混合物的热力学性质混合物的逸度和逸度系数，气体混合物中组分逸度和组分逸度系数的定义和计算，理想混合物教学目的通过本讲课程的学习，理解混合物组分逸度和逸度系数的定义及物理意义，了解利用状态方程推导组分逸度和逸度系数的方法，掌握理想混合物的概念和有关计算，理解两种主要的标准状态。教学重点组分逸度和逸度系数的概念，理想混合物教学难点正确理解两种标准状态教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。利用状态方程推导组分逸度系数的计算公式在数学上很烦琐，这部分内容用课件讲授，只要求学生了解方法，在需要用这种方法计算时，可以查阅有关手册或资料。教学内容混合物中组分逸度和逸度系数定义和计算，温度和压力对逸度的影响。理想混合物，逸度的标准状态。课后复习及作业或思考题复习混合物中组分逸度和逸度系数的计算，理想混合物与逸度的标准状态。习题416、习题417、习题418。课后小结时间第9周授课日期20061024授课章节第4章均相混合物的热力学性质混合过程性质变化，超额性质，活度与活度系数，活度系数与组成的关联式，利用互联网资源查找和计算热力学数据教学目的通过本讲课程的学习，掌握混合过程性质变化，掌握超额性质的定义，了解超额性质的应用，理解活度系数与组成的关联式，了解利用互联网资源查找和计算热力学数据。教学重点超额性质，活度与活度系数教学难点利用实验数据确定活度系数中的参数教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。为了培养学生的获取数据的能力和利用这些数据处理实际问题的能力，在本讲课程增加了化工热力学数据资源和利用互联网资源查找和计算热力学数据的内容，这部分内容利用多媒体课件讲解。教学内容混合过程性质变化。活度与活度系数。超额性质，活度系数与组成的关联式。利用互联网资源查找和计算热力学数据。课后复习及作业或思考题利用互联网资源查找和计算热力学数据。习题421、习题423、习题425。课后小结时间第9周授课日期20061026授课章节第5章相平衡相平衡基础，汽液平衡关系，完全理想系的汽液平衡计算教学目的通过本讲课程的学习，了解一般正偏差、一般负偏差和具有共沸点系统的相图特征，掌握汽液平衡关系式及其应用条件，掌握完全理想系的汽液平衡计算。教学重点汽液平衡关系式，完全理想系的汽液平衡计算教学难点汽液平衡关系式教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。重点要讲清楚各种汽液平衡关系式的特点，什么情况下可以对汽液平衡关系式进行合理简化。教学内容相平衡基础。汽液平衡关系。完全理想系的汽液平衡计算。课后复习及作业或思考题复习汽液平衡关系。习题51、习题52、习题58。课后小结时间第10周授课日期20061031授课章节第5章相平衡利用简化K法进行低压汽液平衡计算教学目的通过本讲课程的学习，掌握利用简化K法进行泡点计算，露点计算，等温闪蒸计算。教学重点利用简化K法进行低压汽液平衡计算教学难点正确理解简化K法教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。教材中是利用烃类物质的PTK图进行计算的，这些图是CLDEPRIESTER在1953年提出的，在烃类物质的汽液平衡计算中得到过比较广泛的应用。但是读图时容易产生误差，查图法也不适合上机计算。在本讲课程要推导出简化K的计算公式，利用状态方程计算简化K值，虽然计算量大，但是上机计算并不困难。教学内容简化K值的计算公式。利用简化K法进行泡点计算、露点计算和等温闪蒸计算。课后复习及作业或思考题复习所讲内容。习题53、习题513。课后小结时间第10周授课日期2006112授课章节第5章相平衡低压至中压汽液平衡计算教学目的通过本讲课程的学习，掌握完全互溶体系在中低压下汽液平衡的计算方法教学重点完全互溶体系在中低压下汽液平衡的计算方法教学难点对汽液平衡计算过程的理解教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程重点讲解不同类型、不同类型汽液平衡计算的解题思路、计算步骤和计算框图。教学内容利用活度系数法和状态方程法计算完全互溶体系在中低压下的汽液平衡。课后复习及作业或思考题复习完全互溶体系在中低压下汽液平衡的计算方法。习题57、习题58、习题514。课后小结时间第11周授课日期2006117授课章节第5章相平衡利用MATLAB进行汽液平衡计算教学目的通过本讲课程的学习，理解利用MATLAB进行汽液平衡计算的方法。教学重点利用MATLAB进行汽液平衡计算的方法教学难点利用MATLAB进行汽液平衡计算的方法教学实施过程设计本讲课程采用多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程先给学生讲解教师编写的计算程序，这些程序简单易学，计算方便、准确和快速，通用性强。然后演示利用求解例题，接着换一个相同类型的例题，说明只需要改变数据输入语句即可进行计算。目的是让计算机语言和计算方法基础不好的学生也能够利用计算机求解汽液平衡问题，提高学生使用计算机计算的兴趣。教学内容利用活度系数法和状态方程法计算完全互溶体系在中低压下的汽液平衡。课后复习及作业或思考题复习利用MATLAB进行汽液平衡计算的方法。利用MATLAB计算习题58、习题513。课后小结时间第11周授课日期2006119授课章节第6章化工过程的能量分析能量的种类，热力学第一定律能量平衡方程的基本形式，封闭体系能量平衡方程，稳定流动体系能量平衡方程教学目的通过本讲课程的学习，理解不同形式的能量，理解稳定流动体系能量平衡方程。教学重点稳定流动体系能量平衡方程教学难点敞开体系质量平衡与能量平衡方程教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程首先给学生较详细地讲解两类、五种能量，说明各种能量的定义和特点，然后引入热力学第一定律和能量平衡方程的基本形式，重点讲解稳定流动体系能量平衡方程，强调方程中各项的物理意义。教学内容能量的种类。热力学第一定律与能量平衡方程课后复习及作业或思考题稳定流动体系能量平衡方程。习题61、习题62、习题63。课后小结时间第12周授课日期20061114授课章节第6章化工过程的能量分析能量平衡方程的应用教学目的通过本讲课程的学习，掌握稳定流动体系能量平衡方程在不同工艺过程中的应用。教学重点稳定流动体系能量平衡方程的工程应用教学难点正确应用能量平衡方程教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程重点讲述根据实际情况对能量平衡方程做出合理的简化以及应用中容易出现的错误，要特别强调单位一致的问题。教学内容将能量平衡方程应用与换热器、反应器、泵、压缩机、透平机、蒸汽喷射器、喷嘴等单元设备。能量平衡方程在流体输送过程、蒸汽湿度测量装置中的应用。由能量平衡方程导出伯努利方程。可逆过程轴功的计算式。课后复习及作业或思考题复习稳定流动体系能量平衡方程的工程应用。习题64、习题610。课后小结时间第12周授课日期20061116授课章节第6章化工过程的能量分析热力学第二定律，理想功、损失功、热力学效率的定义及计算教学目的通过本讲课程的学习，理解热力学第二定律，了解熵平衡方程，掌握理想功、损失功和热力学效率的概念及计算。教学重点理想功、损失功和热力学效率教学难点熵平衡方程教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程重点是讲述理想功、损失功和热力学效率的概念及计算方法。教学内容热力学第二定律和熵平衡方程。理想功、损失功、热力学效率的概念及计算。课后复习及作业或思考题理想功、损失功和热力学效率的概念及计算。习题66、习题612、习题615。课后小结时间第13周授课日期20061121授课章节第6章化工过程的能量分析有效能的概念及有关计算教学目的通过本讲课程的学习，了解热力学分析中的基本概念及基本方法，理解能量的可利用程度或品质的高低，理解能量损失不仅是数量上的损失，还包括由于过程的不可逆性所导致的能的降级，掌握有效能的概念及有关计算。教学重点有效能的概念与物理有效能的计算教学难点化学有效能的计算，有效能衡算教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程重点是有效能的概念与物理有效能的计算，明确节约能量不仅仅是数量上的节约，还应防止能量的降级使用。教学内容有效能的概念。物理有效能与化学有效能的计算。能量分析的两种方法。课后复习及作业或思考题复习本讲内容。习题617、习题618。课后小结时间第13周授课日期20061123授课章节第7章压缩、膨胀、蒸汽动力循环与制冷循环气体的压缩，节流膨胀与等熵膨胀，蒸汽动力循环装置教学目的通过本讲课程的学习，了解气体的压缩，掌握节流膨胀与等熵膨胀，理解蒸汽动力循环。教学重点节流膨胀与等熵膨胀教学难点蒸汽动力循环在TS图和PH图上的表示教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程重点是节流膨胀与等熵膨胀，讲解蒸汽动力循环装置是为下讲内容做准备。教学内容气体的压缩。节流膨胀与等熵膨胀。蒸汽动力循环装置。蒸汽动力循环在TS图和PH图上的表示。课后复习及作业或思考题复习蒸汽动力循环装置。习题77、习题710。课后小结时间第14周授课日期20061128授课章节第7章压缩、膨胀、蒸汽动力循环与制冷循环RANKINE循环，RANKINE循环的改进，理想制冷循环教学目的通过本讲课程的学习，掌握RANKINE循环及有关计算，了解RANKINE循环的改进，理解制冷原理，掌握理想制冷循环。教学重点RANKINE循环及有关计算，制冷原理教学难点透平机不可逆时RANKINE循环的计算。教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程重点是RANKINE循环及有关计算和制冷原理，讲授本讲课程注意与第6章内容的联系，讲授理解理想制冷循环是为下讲内容做准备。教学内容气体的压缩。RANKINE循环。RANKINE循环的改进。制冷原理和理想制冷循环。课后复习及作业或思考题复习RANKINE循环与理想制冷循环。习题710、习题713、习题714。课后小结时间第14周授课日期20061130授课章节第7章压缩、膨胀、蒸汽动力循环与制冷循环蒸汽压缩制冷循环，热泵，制冷剂的选择教学目的通过本讲课程的学习，掌握单级蒸汽压缩制冷循环，了解多级蒸汽压缩制冷循环和复叠式蒸汽压缩制冷循环，理解热泵的工作原理，了解制冷剂的选择原则，了解氟里昂对大气臭氧层的破坏作用和绿色制冷剂。教学重点单级蒸汽压缩制冷循环。教学难点制冷循环在TS图和PH图上的表示。教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习上讲内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程重点是单级蒸汽压缩制冷循环，讲授本讲课程注意与第6章内容的联系。讲清楚制冷和热泵的工作原理相同，目的不同。教学内容单级蒸汽压缩制冷循环，多级蒸汽压缩制冷循环和复叠式蒸汽压缩制冷循环。热泵。制冷剂。课后复习及作业或思考题复习蒸汽压缩制冷循环。习题716、习题717、习题719。课后小结时间第15周授课日期2006125授课章节第8章化学反应平衡化学反应平衡基础，化学平衡判据，化学反应的计量关系和反应进度，化学反应平衡常数及计算。教学目的通过本讲课程的学习，掌握化学反应平衡的基本概念，理解化学平衡的判据，掌握用反应进度表示反应系统的组成，理解化学反应平衡常数的计算方法。教学重点用反应进度表示反应系统的组成。教学难点正确理解化学反应体系的标准态。教学实施过程设计本讲课程采用板书和多媒体课件进行教学。首先利用多媒体课件复习物理化学学过的相关内容，说明本讲的要点和应掌握的内容；在讲授完本讲内容后用课件进行复习和总结。本讲课程讲授要注意与物理化学相关内容的衔接。教学内容化学反应平衡的基本