(37)--绪论3化工热力学.pdf

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1、 化工热力学化工热力学化工热力学Chemical Engineering Thermodynamics1.3 1.3 化工热力学的研究方法和课程目标化工热力学的研究方法和课程目标2经典热力学经典热力学：以宏观方法研究平衡态体系的热力学：以宏观方法研究平衡态体系的热力学宏观研究方法的宏观研究方法的优点优点：简单：简单、可靠可靠、解决工程问题比较容易解决工程问题比较容易。两个两个特点特点：不研究物质的微观结构不研究物质的微观结构不考虑过程的细节不考虑过程的细节化工热力学的特点化工热力学的特点热力学研究方法热力学研究方法宏观研究方法宏观研究方法微观研究方法微观研究方法经典热力学经典热力学统计热力学统

2、计热力学(分子热力学分子热力学)以以实验数据实验数据作为基础作为基础宏观宏观性质的关联性质的关联基于基本热力学关系基于基本热力学关系，从某些宏观性质从某些宏观性质推算推算另一些宏观性质另一些宏观性质在严格导出的热力学结论中在严格导出的热力学结论中，没有任何假想成分没有任何假想成分，结论绝对可结论绝对可靠靠，具有普遍性具有普遍性。化工热力学的特点化工热力学的特点可测实验数据可测实验数据pVT，Cp，x或模型或模型难于测量或不能直接难于测量或不能直接测量的热力学性质，测量的热力学性质，如焓变、熵变等如焓变、熵变等推算局限性局限性对现象不能有更深刻的理解对现象不能有更深刻的理解。热力学的作用热力学的

3、作用是是预示预示和和指出途径指出途径而不能进行解释而不能进行解释经典热力学经典热力学只能只能处理处理平衡问题平衡问题由于不考虑过程的机理由于不考虑过程的机理、细节细节，因此因此不能解决速率问题不能解决速率问题热力学热力学只能只能算出物理或化学过程的算出物理或化学过程的推动力推动力，却无法计算阻力却无法计算阻力速率速率=推动力推动力/阻力阻力化工热力学的特点化工热力学的特点经典热力学经典热力学原理原理本身不能独立地解决实际问题本身不能独立地解决实际问题，而需而需要与表达系统特征的要与表达系统特征的模型模型相结合相结合。统计热力学：系统特征的本质是分子间的相互作用统计热力学：系统特征的本质是分子间

4、的相互作用这是经典热力学的这是经典热力学的局限局限之一之一，也是化工热力学解决实也是化工热力学解决实际问题的际问题的特色特色之一之一。方法方法经典热经典热力学力学原原理理反映系反映系统特征统特征的的模型模型应用应用于解决于解决化工过程中化工过程中的实际问题的实际问题如热力学性质如热力学性质的计算和预测的计算和预测、相平衡和化学相平衡和化学平衡计算平衡计算、能能量有效利用量有效利用数据数据和模型和模型：EOS和和i“原理原理-模型模型-应用应用”“三要素三要素”教材主要内容以及各章之间的联系教材主要内容以及各章之间的联系化工热力学的基本任务化工热力学的基本任务给出能量的有效利用极限给出能量的有效

5、利用极限给出物质的有效利用极限给出物质的有效利用极限蒸汽动力循环与制冷循环蒸汽动力循环与制冷循环（H,S,Q,Ws,）第第5 5章章化工过程能量分析化工过程能量分析（H,S,Ws,Ex）第第4 4章章纯流体的热力学性质计算纯流体的热力学性质计算（H,S,U,G等等,EOS+Cp）第第3 3章章流体的流体的p-V-T关系和状态方程关系和状态方程（p-V-T，EOS）第第2 2章章溶液热力学性质的计算溶液热力学性质的计算第第6 6章章相平衡相平衡第第7 7章章M Gfaiiiiiii(,)yppxiiiiii()Vss化工热力学处理问题的方法化工热力学处理问题的方法（1）用少量用少量实验数据实验数

6、据加加上半经验上半经验模型模型，推算系统完整的信息数推算系统完整的信息数据据。（2）从从纯物质纯物质的性质的性质求求取取混合物混合物的性质的性质（3）从从容易容易获得的物性数据获得的物性数据(p、V、T、x)来推算来推算较难测较难测量或量或不不可测可测量量的数据的数据(y，H，S，G)化工热力学的研究方法化工热力学的研究方法（4）理想化方法理想化方法先将问题理想化先将问题理想化，当用于实际问题时当用于实际问题时，加以适当加以适当修正修正。即：即：实际结果实际结果理想结果理想结果+校正校正气体气体:理想气体理想气体pV=RT 真实气体真实气体pV=ZRT(用用Z来校正来校正)溶液溶液:理想溶液理

7、想溶液 真实溶液真实溶液(用用活度系数活度系数 来校正来校正)过程过程:可逆过程可逆过程 实际过程实际过程(用用效率效率校正校正)剩余性质剩余性质 MR=MMig真实的真实的理想的理想的（对对气体气体）超额性质超额性质 ME=MMid真实的真实的理想的理想的（对对溶液溶液）化工热力学的研究方法化工热力学的研究方法（5）状态函数法状态函数法(即黑箱方法即黑箱方法)热力学函数决定于状态热力学函数决定于状态，一旦状态确定热力学函数也就确定了一旦状态确定热力学函数也就确定了。状态函数与过程无关状态函数与过程无关如物化中设计过程求不可逆过程的熵变如物化中设计过程求不可逆过程的熵变放弃对系统内部结构放弃对

8、系统内部结构、机理的研究机理的研究，只从外部抽象能量只从外部抽象能量（质量质量）的输入的输入、输出关系输出关系热力学的研究方法热力学的研究方法了解化工热力学的基本内容了解化工热力学的基本内容提高利用化工热力学的理论提高利用化工热力学的理论、观点观点、方法来分析和解决化工生产方法来分析和解决化工生产、工程设计和科学研究中有关的实际问题的能力工程设计和科学研究中有关的实际问题的能力。主要目的是运用经典热力学原理来解决实际问题主要目的是运用经典热力学原理来解决实际问题。具体地讲，所解。具体地讲，所解决的实际问题可以归纳为三类：决的实际问题可以归纳为三类：过程进行的可行性分析和能量有效利用；过程进行的

9、可行性分析和能量有效利用；平衡问题，特别是相平衡；平衡问题，特别是相平衡；平衡状态下的热力学性质计算平衡状态下的热力学性质计算。化工热力学的课程目标化工热力学的课程目标要明确各章节的作用要明确各章节的作用，即解决什么问题即解决什么问题，得出了什么结论得出了什么结论。要掌握化工热力学的要掌握化工热力学的研究方法研究方法。准确理解准确理解化工热力学基本化工热力学基本概念概念和和理论理论。清楚清楚公式的适用条件公式的适用条件和范围和范围。能理论联系实际能理论联系实际，灵活应用热力学方法分析和解决实际问题灵活应用热力学方法分析和解决实际问题。特别注意特别注意计算技能计算技能。注意单位换算注意单位换算。

10、学习化工热力学的要求学习化工热力学的要求教材教材：化工热力学化工热力学冯新冯新、宣爱国宣爱国、周彩荣周彩荣编编，马沛生主审马沛生主审，化学化学工业出版社工业出版社，20092009,(,(第第二版二版)20192019J.M.Smith,H.C.Van Ness,M.M.Abbott.Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics(7th edition),2005Stanley I.Sandler.Chemical and Engineering Thermodynamics,(third edition),1998英文经典教材英文经典

11、教材1.化工热力学导论化工热力学导论原著第原著第7版版（美美）J.M.史密斯史密斯(Smith，J.M.)等等，化学工化学工业出版社业出版社，2008年年2.化工热力学化工热力学（第三版第三版）朱自强朱自强、吴有庭编著吴有庭编著，化学工业出版社化学工业出版社，2009；3.化工热力学化工热力学(第三版第三版)，陈钟秀陈钟秀、顾飞燕顾飞燕、胡望明编著胡望明编著，化学工业出版化学工业出版社社，20124.化工热力学化工热力学（通用型通用型）马沛生马沛生、李永红主编李永红主编，化学工业出版社化学工业出版社，20095.化工热力学化工热力学(第四版第四版)，陈新志陈新志、蔡振云蔡振云、钱超编著钱超编著，化学工业出版社化学工业出版社，20156.化工热力学化工热力学，宋春敏编宋春敏编，中国石油大学出版社中国石油大学出版社，2016主要参考书主要参考书18谢谢！