化工热力学大纲.doc

化工热力学第1章 绪论1.1 考核知识点1.1.1 化工热力学研究对象1.1.2 化工热力学研究方法1.2 考核要求1.2.1 化工热力学研究对象领会：（1）热力学是研究能量、能量转化以及与能量转化有关的热力学性质间相互关系的科学；（2）化工热力学是研究热力学原理在化工过程中的应用。1.2.2 化工热力学研究的方法了解：热力学的两种研究方法，即宏观研究方法和微观研究方法。本课程着重讨论以经典热力学为基础的宏观研究方法。第2章 流体PVT关系2.1 考核知识点2.1.1 纯流体PVT行为2.1.2 状态方程2.1.3 对比态原理及普遍化关系2.1.4 真实气体混合物PVT关系2.2 考核重点2.2.1 立方型状态方程2.2.2 以偏心因子为第三参数的普遍化关系2.3 考核要求2.3.1 纯流体PVT行为识记：（1）纯物质PV图、PT图及图中点、线和区域意义； （2）临界点意义、超临界区（流相区）特性。2.3.2 状态方程了解：状态方程分类和价值。识记：（1）理想气体状态方程、气体通用常数R的意义和单位； （2）Virial Eq（维里方程）：压力多项式、体积多项式、截项维里方程； （3）立方型状态方程（van der Waals Eq和Redlich Kwong Eq）。领会：（1）立方型状态方程中参数a，b意义，维里系数B，C意义； （2）立方型状态方程迭代计算法； （3）立方型状态方程三个根的意义。2.3.3 对比态原理和普遍化关系识记：对比态原理。领会：（1）偏心因子定义、物理意义和计算； （2）以偏心因子为第三参数计算压缩因子的方法：普遍化第二维里系数法和普遍化压缩因子法。2.3.4 真实气体混合物PVT关系了解：（1）真实气体混合物PVT关系简便计算方法：虚拟临界参数法。 （2）常用混合规则意义，混合物的第二维里系数与混合物Redlich Kwong 方程。第3章 纯流体热力学性质3.1 考核知识点3.1.1 热力学性质间关系3.1.2 热力学性质计算3.1.3 逸度和逸度系数3.1.4 两相系统热力学性质和热力学图表3.2 考核重点3.2.1热力学性质计算、剩余性质及其应用3.2.2 TS图及水蒸气特性表意义和应用3.3 考核要求3.3.1 热力学性质间关系识记：（1）单相流体系统基本方程； （2）点函数（状态函数）间的数学关系式；（3）麦克斯韦关系式（Maxwell Eq）。了解：dS方程、dH方程和dU方程。3.3.2 热力学性质计算领会：（1）剩余性质MR定义； （2）HR和SR基本计算式； （3）由HR和SR计算焓H和熵S的方法，标准态选取； （4）由普遍化第二维里系数法和普遍化压缩因子法计算HR和SR以及H和S的方法。3.3.3 纯物质逸度和逸度系数领会：（1）纯物质逸度、逸度系数完整定义和物理意义； （2）纯气体逸度计算方法；（3）纯液体逸度计算思路。3.3.4 两相系统热力学性质及热力学图表识记：（1）单组分系统气液平衡两相混合物热力学性质计算方法； （2）干度X的意义。领会：（1）TS图意义及应用； （2）常见化工过程物质状态变化在TS图上的表示方法； （3）用TS图数据计算过程热和功以及热力学性质的变化值； （4）水蒸汽表中各栏目意义及关系，水蒸汽表使用方法。第4章 溶液热力学性质4.1 考核知识点4.1.1 变组成体系热力学性质间关系式4.1.2 化学位和偏摩尔性质4.1.3 混合物的逸度和逸度系数4.1.4 理想溶液和标准态4.1.5 活度和活度系数4.1.6 混合性质变化（混合过程热力学性质变化）4.1.7 超额性质（过量性质）4.1.8 活度系数与组成关系式，由实验数据确定活度系数4.2 考核重点4.2.1 偏摩尔性质4.2.2 逸度和逸度系数4.2.3 活度、活度系数和超额自由焓4.2.4 理想溶液与非理想溶液4.3 考核要求4.3.1 变组成体系热力学性质间关系式领会：（1）单相流体系统组成变化时热力学性质间关系式：d（nH），d（nV），d（nG），d（nA）表达式及应用范围； （2）化学位i定义式各种形式。4.3.2 偏摩尔性质领会：（1）偏摩尔性质Mi定义和物理意义； （2）Mi与Mi，M的关系； （3）Mi与i关系。应用：Mi计算法：解析法和作图法。识记：Gibbs - Duhem方程的常用形式及用途4.3.3 混合物逸度和逸度系数领会：（1）混合物的组分逸度和逸度系数定义； （2）混合物的组分逸度和逸度系数基本计算式。了解：（1）混合物（整体）的逸度与组分逸度的关系，温度和压力对逸度的影响。4.3.4 理想溶液领会：（1）研究理想溶液的目的； （2）理想溶液中组分i的逸度与i组分在标准态下的逸度f 0i的关系，二种标准态（表示两种理想溶液模型）； （3）理想溶液模型的意义； （4）理想溶液的特点。4.3.5 活度和活度系数领会：活度和活度系数定义、物理意义和应用。4.3.6 混合性质变化（混合过程热力学性质）M领会：（1）混合性质变化M和混合偏摩尔性质变化Mi定义、物理意义和两者关系； （2）M和Mi与标准M oi关系； （3）G与活度关系； （4）理想溶液混合性质变化Gid、Vid、Hid和Sid.4.3.7 超额性质（过量性质）ME领会：（1）超额性质ME和偏摩尔超额性质定义和物理意义； （2）ME与混合过程超额性质变化ME以及混合性质变化M的关系； （3）GE物理意义，GE与活度系数i关系式及应用。4.3.8 活度系数与组成关联式，由实验数据确定活度系数领会：（1）非理想溶液的GE模型：正规溶液模型和无热溶液模型； （2）常用活度系数与组成关联式：Redlich Kister经验式，Wohl型方程及其常用形式（Margules Eq.和Van Laar Eq.）； （3）确定活度系数与组成关联式中参数的简便方法：由一组精确的气液平衡实验数据，由恒沸点下气液平衡数据以及由无限稀释活度系数； （4）由少量实验数据确定全浓度范围的活度系数。了解：（1）局部组成概念； （2）Wilson Eq.的引入和应用； （3）Wilson Eq.优点和局限性。第5章 化工过程能量分析5.1 考核知识点5.1.1 热力学第一定律和能量平衡方程5.1.2 热力学第二定律，热功的不等价性和熵5.1.3 理想功、损失功及其计算5.1.4 有效能及其计算5.2 考核重点5.2.1能量平衡方程在稳流过程中的应用5.2.2 热功的不等价、熵增原理5.2.3 理想功和损失功5.3 考核目标5.3.1 热力学第一定律和能量平衡方程领会：（1）能量守恒和转化原理； （2）敞开体系能量平衡方程； （3）能量平衡方程的不同形式； （3）稳流体系能量平衡方程的应用。5.3.2 热力学第二定律，热功转换的不等价性和熵领会：（1）热力学第二定律原理，热功转化的不等价性：功全部能变化成热，热只能够部分变为功，热变功的最大效率； （2）结合复习物理化学热力学部分，进一步领会克劳修斯不等式、熵定义、熵增原理和熵差计算。5.3.3 理想功和损失功领会：（1）理想功定义和物理意义，“完全可逆”的含义；（2）损失功定义和物理意义，损失功与过程不可逆性关系； （3）热力学效率定义和用途。应用：稳流过程的理想功和损失功的计算。5.3.4 有效能（火用）领会：（1）能量存在品质（级别）差异； （2）火用的意义，基态； （3）火用和理想功的关系； （4）稳流物系火用； （5）功的火用，热量火用。了解：火用效率。第6章 蒸汽动力循环与制冷循环6.1 考核知识点6.1.1 蒸汽动力循环6.1.2 节流膨胀与做外功绝热膨胀6.1.3 制冷循环6.2 考核重点6.2.1 朗肯循环6.2.2 压缩制冷循环6.3 考核要求6.3.1 蒸汽动力循环领会：（1）理想朗肯循环装置、工作原理和循环工质状态变化； （2）循环过程热和功、热变功的效率、等熵效率及汽耗率的意义和计算； （3）提高朗肯循环效率和降低汽耗率的途径：使用回热循环和热电循环。应用：用TS图表示循环工质各状态点，用蒸汽表数据进行有关计算。6.3.2 气体绝热膨胀的制冷原理领会：（1）节流膨胀降温（制冷）原理、焦耳汤姆逊系数和温度降； （2）对外做功绝热膨胀降温（制冷）原理、等熵系数和温度降； （3）两种降温（制冷）方法比较。（深度冷冻循环不作要求）6.3.3 制冷循环领会：（1）蒸汽压缩制冷循环装置、工作原理和工作参数（蒸发温度、冷凝温度和过冷温度）的确定，制冷系数的意义； （2）制冷剂选择要求。（多级制冷和复迭式制冷不要求）应用：由制冷循环工作参数及制冷量确定制冷剂循环量、制冷系数和功耗，在 TS图上表示循环工质各状态点。了解：（1）吸收制冷循环装置和工作原理； （2）热能利用系数计算。第7章 相平衡7.1 考核知识点7.1.1 平衡判据与相律7.1.2 汽液平衡基本问题7.1.3 汽液平衡计算7.1.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验7.2 考核重点汽液平衡基本问题及中低压下汽液平衡计算7.3 考核要求7.3.1 平衡判据与相律领会：（1）多相多组分体系相平衡判据及其最常用形式： （2）结合复习物理化学的热力学部分进一步掌握相律及其应用。7.3.2 汽液平衡基本问题了解：（1）相变化过程需解决的两类问题：由平衡的温度压力计算平衡各相组成及由平衡各相组成确定平衡的温度压力； （2）完全互溶二元体系汽液平衡相图； （3）汽液平衡两种常用的热力学处理方法：活度系数法和状态方程法。7.3.3 汽液平衡计算领会：工程上常见汽液平衡问题的五种类型：泡点温度、泡点压力、露点温度、露点压力、闪蒸计算。应用：掌握常压或低压下汽液平衡计算方法：完全理想系（气相为理想气体、液相为理想溶液）和部分理想系（气相为理想气体、液相为非理想溶液）汽液平衡计算法。7.3.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验了解：（1）热力学一致性检验的基本方程Gibbs Duhem Eq. 及其扩展形式； （2）面积法检验恒温VLE数据和恒压VLE数据。第8章 化学反应平衡8.1 考核知识点8.1.1 化学反应计量关系与反应进度8.1.2 化学反应平衡常数及有关计算8.1.3 平衡常数与平衡组成关系8.1.4 温度对平衡常数影响8.1.5 工艺参数与平衡组成关系8.2 考核要求8.2.1 化学反应计量系数与反应进度识记：（1）反应进度定义； （2）封闭体系物质摩尔数微分变化与反应进度微分变化的关系。8.2.2 化学反应平衡常数及有关计算识记：化学反应平衡判据。领会：（1）标准自由焓变化G0与平衡常数K的关系，用