chap1 绪论 化工热力学

化工热力学教材：陈钟秀主编课时：40学时

内容第一章绪论第二章流体的P-V-T关系第三章纯流体的热力学性质第四章流体混合物的热力学性质第五章化工过程的能量分析第六章蒸汽动力循环与制冷循环第七章相平衡第一章绪论一.

化工热力学的概念1.热力学（Thermodynamics）

热力学：是研究能量、能量转换以及与转换有关的物性间相互关系的科学。热力学是以宏观体系作为自己的研究对象,就内容而言,它涉及到热机的效率,能量的利用,各种物理、化学乃至生命过程的能量转换,以及这些过程在指定条件下有没有发生的可能性。

热力学是在研究热现象的应用中产生的，19世纪中期，热力学第一、第二定律的产生标志着热力学理论的建立。在热力学基本定律的应用中，又提出了反映物质特性的热力学函数，确立了热力学函数与各种物质的性质之间的关系，进一步研究了各种物质在相变和化学变化中的具体规律，从而充实与发展了热力学理论。四大特征：（1）严密性:表现在热力学具有严格的理论基础。（2）完整性:是由于热力学具有热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律和零定律。（3）普遍性:普遍性表现在热现象在日常生活中必不可缺少。（4）精简性:表现在热力学能够定性、定量地解决实际问题。2.热力学的分支（1）工程热力学（EngineeringThermodynamics）

主要研究热能与机械能之间的转换规律以及在工程中的应用。（2）化学热力学（ChemicalThermodynamics）

应用热力学原理研究有关化学中各类平衡问题。主要侧重于热力学函数的计算，主要是H、S、U、F和G的计算。

（3）化工热力学（ChemicalEngineeringThermodynamics）研究在化学工程中的热力学问题。具有双重特点。主要侧重于工程计算。它既能解决能量的利用问题，又能解决相际间质量传递与化学反应方向与限度等问题。（4）统计热力学（StatisticalThermodynamics）从微观角度出发研究过程的热现象。工程热力学化学热力学化工热力学经典热力学3.近年来的研究对象（1）计算机在多参数方程中的应用（BWR)（2）热力学性质及其物理性质间的关联（3）制冷技术的应用（4）节能问题4.化工热力学的主要任务

以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转换及其有效利用，各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。化工热力学是化工工程学的重要组成部分，是化工过程研究、开发与设计的理论基础。问题：（1）制造原料（2）选择反应工艺条件，设计反应器（3）确定分离、提纯方法，设计分离设备二、化工热力学的基本内容四大部分内容：热力学基本定律热力学微分方程热力学状态函数相平衡化学反应平衡过程热力学分析热力学基础数据PVT，Cp，Cv实际部分理论部分三、热力学的研究方法

两种：宏观研究法和微观研究法研究大量分子中发生的平均变化，而不是单个分子的精细变化。它把有大量粒子组成的物质视为一个整体，用宏观物理量来描述它的状态，以宏观观点考察物质间的相互作用。宏观研究法（重点）有两种最基本的方法（1）利用热力学函数和物质状态之间的关系，解决实际问题。如：已知T,PV,ρ四、热力学的研究方法

（2）利用抽象的、概括的、理想的方法来处理问题，当用于实际时，加以修正。

如：理想气体PV=RT

实际气体PV=ZRT

剩余性质MR=M-M*=实际的-理想的(气体）超额性质ME=M-Mid=实际的-理想的（液体）

五、学习化工热力学的目的、要求1.目的（两个）（1）了解化工热力学的基本内容；（2）提高利用化工热力学的观点、方法来分析、解决化工生产、工程设计、科学研究中有关实际问题的能力。2.要求（四个）（1）要明确各章节的作用，也即解决什么问题，得出什么结论。（2）要掌握化工热力学的研究方法（两种方法）。（3）除基本理论概念外，要特别注意计算技能。（4）作业步骤清晰，思路明确，计算准确、单位得当。参考文献：[1]朱自强,徐汛编，化工热力学，化学工业出版社，1991[2]陈新志等，化工热力学，化学工业出版社，2001[3].M.Smith,(美)史密斯，化工热力学导论，第三版，化学工业出版社，1982[4]张联科主编，化工热力学，化学工业出版社，1980[5]陈钟秀,顾飞燕编，化工热力学例题与习题，化学工业出版社,1998[6]童景山、高光华等。化工热力学。1995。[7]胡英，近代化工热力学，1994。

名词与定义（复习）

分析任何现象或任何过程首先要明确研究的对象，在热力学分析中，常将研究中所涉及的一部分物质（或空间）从其余物质（或空间）中划分出来其划分出来的部分称为体系，其余部分称为环境。

体系与环境之间的分界面称为边界。体系的边界可以是真实的，也可以是假想的，即可以是静止的，也可以是运动的。根据体系与环境的需相互关系，热力学体系可分为：

孤立体系：体系与环境之间既无物质之间的交换也无能量的交换。封闭体系：体系与环境之间只有能量的交换而无物质的交换。敞开体系：体系与环境可以有能量与物质的交换。平衡状态的定义：一个体系在不受外界影响的条件下，如果它的宏观性质不随时间而变化此体系处于热力学平衡状态。达到热力学平衡（热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡）的必要条件是引起体系状态变化的所有势差如温度差、压力差、化学位差等为零。需要指出的是平衡状态实质上是动态平衡。热力学的变量：强度量与广度量强度量：数值仅取决于物质本身的特性，而与物质的数量无关。如温度、压力、密度、摩尔内能等。广度量:

数值与物质的数量成正比。如体积、质量、熵、焓、内能等。

单位质量的广度量是强度量。过程与循环过程：指体系由某一平衡状态变化到另一平衡状态时所经历的全部状态总和。

按过程中某个状态函数的变化规律来分，由定压过程、定温过程、定容过程等。按可逆程度来分，有可逆过程与不可逆过程。

某过程进行后，若体系恢复原状的同时，环境也能恢复原状，而未留下任何永久的变化