化工热力学3-1Chapter3纯流体的热力学性质计算

1、第二章流体的p-V-T关系，2.1纯流体的p、V和T之间的关系，2.2气体的状态方程，2.2.1状态方程的定义、起源、功能和分类，2.2.2理想气体及其状态方程，2.2.3真实气体及其状态方程，2.2.4三次状态方程的求解，2.3对比状态原理及其应用，2.3.1概念实际气体混合物的V和2.5液体的pVT关系，02336033，2，第3章I .热力学函数的分类(1)可以直接测量的热力学函数P，V，T，V，CP，CV(2)不能直接测量的热力学函数1。 根据功能定义分为(1)基本状态功能美国和美国；(2)结合状态函数H2，G，A 2。根据目的划分函数(1)热力学第一定律函数U，H，求解能量量之间的关

2、系(2)热力学第二定律函数S，A，G，求解过程的方向，条件和极限，以及几个热力学函数之间关系的示意图，热力学杜=TDS DH=TDS DA=SDT DG=SDT，热力学四个基本公式， 热力学四个基本公式的解释：(1)虽然在推导四个基本公式时采用了可逆过程，如d Qr=TdS和d W展开=pdV，但这些公式适用于任何过程，包括可逆过程和不可逆过程。 这是因为公式中的所有物理量都是状态函数，它们的变化值只取决于初始状态和最终状态。注：只有在可逆过程中，上式中的TdS代表热效应，pdV代表膨胀功。如果是不可逆过程，根据热力学第二定律，有热力学四个基本公式TdS d Q和PDv D w，以及对热力学四

3、个基本公式的解释：(2)适用条件：两个变量(只有两个自变量)的封闭系统，包括：(1)单相、组成不变、无非体积功的封闭系统，即无相变、无化学反应、无非体积功的单相系统；处于相平衡(即相变为可逆相变)和化学平衡(即化学反应是可逆的)并且没有非体积功的多相封闭系统。热力学的四个基本公式，即所谓的双变量系统，意味着系统只有两个独立变量，也就是说，当两个独立变量的值被确定时，系统的状态是唯一确定的，所以系统的所有状态函数的值都被确定，此时系统不会发生变化。例如，对于单组分单相封闭系统，只有两个独立变量(可以是P、V、T或其他状态函数中的任意两个，因此选择P和T)。然后，当p和t是常数时，系统的状态也被确

4、定。此时，不仅g，而且所有其他状态函数也有一定的值，即du=DH=da=DG=0，02336033，8。第三章：纯流体热力学性质计算概述。第二，本章要解决的主要问题1。通过研究热力学性质的基本微分方程，求解可直接测量的状态函数和不可直接测量的状态。2.纯物质热力学性质的计算，重点是氢和硫的计算；3.常用热力学性质数据图表的应用。，02:33，9，第3章。纯流体热力学性质的计算，3.1.1单相流体系统基本方程的微分能量表达式(1)回顾热力学第一定律，dU方程的主要贡献者：卡诺，迈耶，焦耳和其他核心内容：能量守恒表达式3360 esys esur=0，Esur=(Q W)对于封闭系统：Esys=U

5、 Ek Ep=UU=Q W，dU=Q W对于可逆过程： QR=TdS，Wr=pdvdu=tdsvdv 02:33，10，第3章纯流体热力学性质的计算，du=tdsvdv(3-1)DH=tdsvdp(3-2)da=sdtpdv(3-3)定量封闭系统或稳流系统； 该组合物没有化学反应；单相无相变，3.1.1单相流体系统基本方程的微分能量表达式(2)复习h、a和g的定义，推导出dH、dA和d g的热力学性质之间的关系，3.1，只有状态变化，无可逆条件，02336033，11和3.1热力学性质，3.1.2点函数之间的数学关系(1)全微分关系和偏微分原理格林定律Z=f(x，y)，点函数，连续可微性，02

6、33纯流体热力学性质的计算，3.1.2点函数之间的数学关系(1)全微分关系和偏微分原理格林定律公式(3-5)和(3-6)是格林定律，它们的含义是：如果X、Y和Z都是点函数，热力学是状态函数或系统性质，而Z是独立变量X和Y的连续函数，那么Z必须有一个全微分公式和存在公式()。如果Z是点函数，则X和Y之间的关系可以用公式(3-6)得到。如果等式(3-6)成立，z必须是状态函数。例：P29，3-1，3.1，02:33，13，3.1，3.1和3.1.2，点函数之间的数学关系(2)欧拉联系(也称为点函数及其导数之间的循环关系，三重积法则)，如x，y等。例如：(x/y)z=(Z/y)x/(Z/x)y改变积

7、分变量以进行代换积分。例如，当z为常数时：(z/x) ydx=(z/y) xdy，02:33，14，3.1热力学性质之间的关系，3.1.3麦克斯韦关系及其应用(1)麦克斯韦第一关系du=tdspdv(t/v)s=(p/s)v(3-8)DH=tdsvdp(t/p)s=(v/s)p(3-9)da=sdtpdv！“，TV”是在同一边，方程是用“”，02:33，15，3.1，热力学性质之间的关系，3.1.3麦克斯韦关系及其应用(2)麦克斯韦第二关系dU=TdSpdV由dV=0T=(U/S)V，DS=0P=(U/V)S DH=TDSVDP=0T=(H/S)P，DS=0V=(H/P)T DG=SdT Vd

8、P=0S=(G/P)组成在上述系统(工作流体)p1、T1、V1(工作流体)p2、T2、V2的变化中。工作介质： (1)纯理想气体和理想气体混合物；(2)纯真实气体，(真实气体混合物)；(3)液体和固体。，02:33，18，3.2热力学性质的计算，3.2.2用麦克斯韦关系和微分能量方程直接推导3.2.2.1的计算公式(1)方法，02336033，19，3.2热力学性质的计算，3.2.2直接应用麦克斯韦关系和微分能量方程求解氢，推导3.2.2.1的氢和硫的计算公式(2)方法，通过除以微分功率(氢/磷)计算热力学性质3.2当dH=TdS V dp为等温时，3.2.2直接应用麦克斯韦关系和微分能量方程

9、解决H和S 3.2.2.2的工作介质为液体的问题。注意：它可以观察在恒温下附录的水汽表中水的H和S随P的变化，以及计算02:33，21和3.2的热力学性质，当P为常数时，pV=RT， 两边的t的导数是p (dv/dt)=r (v/t) p=r/p vt (v/t) p=当S 3.2.2.3工作介质是理想气体时，1)H *和S*的通式，H和S的基本公式可以解决其它热力学函数的计算问题。 例如： u=h-PV a=u-TDS=h-PV-ts g=h-ts，热力学性质的计算原理和方法，公式(3-15a)，公式(3-18)，但实际气体和等压热容之间的关系必须解决。对于理想气体和真实气体，为了解决真实气

10、体在一定状态下的H值和S值的计算，必须引入剩余性质的新概念。计算原理，剩余性质的定义：在相同的温度和压力下，真实气体的热力学性质与理想气体的热力学性质之差的数学定义公式为：磁流变=M-M* (3-31)。应该注意的是，磁流变仪的引入是为了计算真实气体的热力学性质；M*和M分别是当系统处于理想状态和真实状态，并且具有相同的压力和温度时，每Kmol(或mol)的宽度特性值。因此，可以看出，对真实气体的热力学性质、M=、理想剩余、参考状态和参考状态的计算公式的选择是任意的，通常是为了方便，但通常选择物质的某些特征状态作为参考。例如，水是基于三相点的，因此三相点处的饱和水是h=0和s=0。对于气体，1

11、atm(101325Pa)和25(298K)通常被选为参考状态。事实上，不管参考状态的温度是多少，它的压力都应该足够低，这样它才能被认为是理想气体。=，同：h和s的状态(t，p)，理想气体；h和s对应于任意选择的参考状态(T0，P0)。的公式是由MR=M-M* (3-31)、和、微分、(常数T)、积分、行气行为、(常数T) (3-36)、相同的原因、(常数t) (3-37)确定的。参考状态，理想气体，(参考手册或文献)，真实气体的PVT关系：PVT实测数据的真实气体的状态方程推广压缩因子z，因此真实气体热力学性质的计算可分为三种方法，关键是求解，而计算方法的要点是，根据气体PVT实验数据计算的

12、图形积分法：PVT实验数据应根据所用的不同参数绘制面积图。图形积分有三种类型，广义关系表示法和指导思想：它是由压缩因子提出的。(1)理论基础：它的基础仍然是我们早先推导的公式(3-36)和(3-37)、(常数T)和(3-37)。为此，我们考虑压缩因子的定义公式：考虑当P为常数时，体积V由温度T导出，并将该公式代入公式(3-36)和(3-37)，得到由Z(常数T) (3-38)、(常数T) (3-39)表示的剩余焓和剩余熵的表达式。(2)计算方法：两种方法，普威法和普威法，是基于两个维里方程计算的，T的导数是：在常压下，将上述公式代入公式(3-38)和(3-39)，在常压下积分得到：为了便于处理

13、，我们将该公式转换为：(同除以RT)将(a)和(b)代入(3-61)和(3-62)，并将其推广为(3-61)和(3-62)，其中：并代入(3-61)和(3-62)进行精加工。如果状态点低于图2-9中的曲线，应使用一般压力法和一般压力法。这种方法的要点是把公式(3-38)和(3-39)变成一种广义形式。为此，经过归纳和整理，得到了它。关于具体的推导过程，见讲义P41，(3-59)，(3-60)，一般非缔合物质不适用于强极性和缔合物质。2)在选择公式之前，必须执行标准。普威方法用于图2-9或Vr2中的曲线上方。否则，应使用一般压力方法。理想气体的三个热容量Cp之间的关系从物理化学中可以得知：理想气

14、体具有小的温度适应范围和大的温度适应范围。对于理想气体的热容量，我们应该注意以下几点：a，b，c，d，物理性质常数，实际测量，参考手册。理想气体的CpT关联可用于低压下的真实气体，但不适用于高压下的真实气体。通常使用三项式，注意单位和温度范围。实际气体的Cp(热容差)和等压热容的热力学关系在热力学的有关参考文献中有详细的讨论。下去自己看着吧。3.4两相系统的热力学性质和热力学图表，1。概述(1)物质热力学性质的表达方法1方程；2种形式；3图，(曲线)(2)纯物质的热力学性质图，维吉布斯相定律表：(3)湿蒸汽，干燥度1湿蒸汽：饱和蒸汽和饱和液体的混合物2干燥度(x):饱和蒸汽在湿蒸汽中的比例，当m=1kg时，x=mg是任何湿蒸汽的热力学容量性质(m=v G): m=m (1x) MX (3-96)，3.4两相体系的热力学性质和热力学图，1。水加热、汽化和过热过程概述，2。热力学性质图在工程中经常见到，例如，空气、氨、氟利昂等物质的热力学性质已经绘制出来，以满足工程计算的需要。热力学性质图的特点是：使用方便；很容易看到变化趋势并分析问题；读数不如表格准确。工程中常用的几种图形，(1)水的T-S图、T-S图