(7)--3.1-热力学性质间的关系.pdf

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1、 化工热力学化工热力学第第3章章 流体的热力学性质计算流体的热力学性质计算3.1 热力学性质间的关系热力学性质间的关系流体的热力学性质是指气体流体的热力学性质是指气体、液体的液体的热数据热数据和和热力学函数热力学函数。可直接测量可直接测量不可直接测量不可直接测量温度温度T、压力压力p、体体积积V、定压热容定压热容Cp、定容热容定容热容CV热力学能（内能）热力学能（内能）U、焓焓H、熵、熵S、Helmholtz自由能自由能A、Gibbs自由能自由能G 等等流体热力学性质的流体热力学性质的计算计算非常重要非常重要热热力力学学函函数数焓焓H熵熵SGibbs自由能自由能(G=H TS)应用应用能量平衡

2、能量平衡热平衡热平衡过程热力学分析过程热力学分析相平衡的计算相平衡的计算化学反应平衡化学反应平衡热力学在工程上应用最广泛的是根据体系状态变化而产生的热力热力学在工程上应用最广泛的是根据体系状态变化而产生的热力学性质变化来确定与途径有关的学性质变化来确定与途径有关的功功量和量和热热量量。例：等压过程的热效应：例：等压过程的热效应：Qp=H=H2 H1绝热过程的功：绝热过程的功：Ws=H过程的热力学分析过程的热力学分析，能量的有效利用能量的有效利用，损失功损失功WL=T0 St相平衡和化学平衡的判断：相平衡和化学平衡的判断：G计算计算状态函数状态函数在某一特定过程中的在某一特定过程中的改变量改变量

3、是研究流体热力学是研究流体热力学性质的一个重要方面性质的一个重要方面。推导出由推导出由pVT关系来计算热力学性质的关联式关系来计算热力学性质的关联式。由容易测定的热力学性质由容易测定的热力学性质（如如T、p、V以及以及Cp、CV）经过适经过适当的数学方法当的数学方法（微积分微积分）来计算真实气体的热力学性质来计算真实气体的热力学性质（H、U、S、G、）以及过程的焓变和熵变以及过程的焓变和熵变。由状态方程由状态方程EOS和和Cpig的信息推算任意状态下的热力学性质的信息推算任意状态下的热力学性质。本章本章目的目的：1 热力学基本方程热力学基本方程 dddUT Sp V dddHT SV p dd

4、dAp VS T dddGV pS T适用于定组成的均相流体适用于定组成的均相流体“物理化学物理化学”讲过的讲过的四大微分方程四大微分方程如何计算U、H、A、G？U、H、A、G的变化量的变化量均与均与p，V，T，S有关有关 熵S不可测量 p、V、T 可直接测量问题：如何利用问题：如何利用p-V-T关系关系将不能直接测量的性质推算出来？将不能直接测量的性质推算出来？建立建立S=f(T，p)V=f(T，p)U、H、A、G=f(p，V，T，S)仅需仅需两个两个独立变独立变量，以量，以T、p为自变为自变量，即可推算量，即可推算U、H、A、G=f(p，T)常以常以(T，p)或或(T，V)为为自变量自变量

5、 状态方程状态方程EOS如何建立？如何建立？Maxwell关系式关系式热力学性质都是状态函数热力学性质都是状态函数，相当于数学上的相当于数学上的点函数点函数。对一个单组分单相系统对一个单组分单相系统，若若x、y、z 都是都是点函数点函数，z为为 x、y 的连续函数的连续函数，则则 zf x y(,)2 点函数间的数学关系点函数间的数学关系进行全微分，得进行全微分，得 dddyxzzxxzyy zM xN yddd 则则 xMzy yNzx若令若令 MyNxxy 则则(5)点函数最基本的数学关系式点函数最基本的数学关系式，全微分的必要充分条件全微分的必要充分条件 yyxx yMzzxxy2 xx

6、yy xNzzyxy2循环关系式循环关系式：若有隐函数的形式：若有隐函数的形式 f(x,y,z)=0，则可推出则可推出此式常用于此式常用于变量代换变量代换。能将任一简单变量用其他两个变量表示。能将任一简单变量用其他两个变量表示出来。如用于出来。如用于 p,T,V，则，则(7)zxxyyzyzx 1 pVVTTpTpV 1(6)3 Maxwell关系式关系式 dddzM xN y MyNxxy TVpSSV TpVSSp pTSVVT VTSppT(8)(9)(10)(11)由微分能量表达式及系数关系推导另一组方程由微分能量表达式及系数关系推导另一组方程 dddUT Sp V Uf S V(,)dddVSUUSSUVV dddHT SV p Hf S p(,)dddpSHHSSHpp dddAp VS T dddGV pS T Af T V(,)Gf T p(,)dddVTAATTAVV dddpTGGTTGpp=T=-p称为对应系数关系式称为对应系数关系式以上方程均以以上方程均以1mol流体为基础。流体为基础。VpUSHST STUVAVp STHpGpV VpATGTS pG TTHT(/)2认真学习14