热力学讲义――第一章 高等化工热力学

1、高等化工热力学 课程代码: ChE 501 课程性质：学位课 学 时：48 授课次数：10次（40学时） 考试辅导：4 学时 期末考试：4 学时（闭卷） 主讲教师：仲崇立 助教：研二硕士生,1,评分方法： 平时成绩：20 % （回答问题、作业、学习态度等） 期末考试：80 % 评分规定： （1）获A者不超过 20 % （2）获C者不少于 10 %,2,试题类型,推导题: 3-5 思考题: 3-5,3,课程纪律： 缺课1/4者，无成绩 缺作业1/2者，无成绩 上课关闭手机声音(违反两次者无成绩） 雷同作业者，扣 10分/次,4,预修课程要求：化工热力学（本科） 课程目的： 在本科化工热力学的基础

2、上，（1）进一步加深理解经典热力学的概念；（2）介绍统计力学的基础知识，使学生掌握从微观结构推算宏观性质的方法；（3）介绍状态方程、活度系数等热力学模型与方法及其最新进展；（4）计算化学的方法及其应用。,5,6,主要参考书： 1赵广绪等编，流体热力学平衡理论的导论，化学工业出版社，1984 2胡英著，近代化工热力学应用研究的新进展，上海科技文献出版社，1994 3胡英等编著，应用统计力学流体物性的研究基础，化学工业出版社，1990 4J.M. Prausnitz et al., Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd Ed

3、., Prentice Hall PTR, New Jersey, 1999 5胡英编，流体的分子热力学，高等教育出版社，1983 6朱自强编著，超临界流体技术原理和应用，化学工业出版社，2000,7,制作：,8,1.1 引言 热力学是一门非常注意逻辑严密性的学科，其不仅具有重要的应用，而且可以有效地培养人们正确的思维方法，因而受到化工教育、科研和生产各部门的广泛重视。,9,热力学是一门基础学科，具有重要的应用。例如： 分离技术（精馏、萃取、膜分离等）：相平衡热力学、吸附与扩散 系统工程（过程优化、过程模拟等）：能量分析、模型 反应工程学科：反应平衡、反应热计算、反应器的设计 材料学科：纳米材

4、料制备：固体在气体及/或液体中的溶解度、 材料表征与分子设计 高分子材料制备：高分子溶液热力学、结构性质关 系模型 生化学科：生化分离、水活度对生物分子的影响、生物分子的 结构活性关系 医药学科：药物传输与控释系统、靶向与定位作用 能源学科：石油练制、可再生能源开发与评价 环境学科：各种物质在水中的溶解度、毒性结构关系、水处理、 大气净化与治理等。,10,热力学大体分为： 经典热力学：主要研究与建立各热力学变量间的关系。如： G=A+PV=H-TS=U-TS+PV 统计热力学：建立由微观性质推算宏观性质的关系式。基于分子间力及分子特性，利用系综原理、配分函数和统计力学的理论，建立基于分子水平的

5、信息计算宏观性质的模型。 分子热力学：以统计热力学为出发点，利用经典热力学的关系式和分子物理的概念与理论，引入适当的假设及简化方法，利用部分实验数据获得模型中的参数，从而建立具有工程应用价值的半经验模型。,11,开发分子热力学模型的原则： 尽量利用统计热力学，至少以其为出发点。 利用适当的分子科学的概念与理论。 建立具有物理意义的模型，尽量以易于测定的性质为变量。 尽量可利用较少的有代表性的实验数据获得参数。,12,13,状态：相的状态由它的组成与一些有关的强度性质所确定。 过程：状态的变化。 可逆过程：某一过程在无限小的净推动力和无限小的速度下进行时，称为可逆过程。为理想过程，实际过程均为不可逆的。 热力学中的量分为两大类： 状态性质：只与状态有关的性质，如密度、内能等 非状态性质：只与过程有关的性质，如功、热等,14,15,16,17,18,19,20,21,22,2