化工热力学第三章

化工热力学第三章
一、热力学基本概念回顾
热力学是研究能量转化和传递过程的科学，是化学工程领域重要的基础学科。

在热力学中，有一些基本概念非常重要，本章将回顾这些基本概念，为后续的研究打下基础。

1. 系统与环境
在热力学中，将研究对象称为“系统”，而与系
统发生能量交换的周围部分称为“环境”。

系统和
环境在界面处通过传热、传质和传动量相互作用。

2. 状态函数
状态函数是用来描述系统所处状态的函数，它
不依赖于系统的历史过程，只与系统的初始状态
和终态有关。

常见的状态函数有压力、体积、温度、摩尔数等。

3. 状态方程
状态方程是用来描述系统各个状态函数间的关系的方程。

根据状态方程，我们可以通过知道系统的某些状态函数值来求解其他状态函数的值。

4. 内能与焓
内能是描述系统的能量状态的一个重要函数，它由系统的各种微观粒子的能量所组成。

焓是指在恒定压力下系统的储热性质，它等于系统的内能加上恒定压力乘以系统的体积。

二、热力学第一定律
热力学第一定律是能量守恒的表述，它规定了能量在系统与环境之间的转化与传递过程。

根据热力学第一定律，系统的能量变化等于系统所吸收热量与对外做功的代数和。

1. 等焓过程
在等焓过程中，系统的焓保持不变，即系统吸收的热量等于对外做的功（正负号取决于系统吸热还是放热）。

等焓过程常见的有恒压容器内的物质变化。

2. 绝热过程
在绝热过程中，系统与环境之间不发生热量交换。

因此，绝热过程中系统的内能变化等于对外做的功。

绝热过程常见的有恒容容器内的物质变化。

3. 等温过程
在等温过程中，系统的温度保持不变，即系统吸收的热量等于对外做的功（正负号取决于系统吸热还是放热）。

等温过程常见的有在恒温水浴中对试样的加热。

三、热力学第二定律
热力学第二定律是关于热力学过程方向的定律，它规定了热力学过程发生的方向。

根据热力学第
二定律，热量不会自发地从低温物体传递到高温
物体。

1. 热力学温度
热力学温度是描述物体热平衡状态的物理量，
它是由热力学第二定律所确定的。

根据热力学温度，我们可以比较不同物体的温度高低。

2. 热力学熵
热力学熵是描述系统无序程度的物理量，它是由热力学第二定律所确定的。

熵增原理指出，系统的熵永远不会减小，只能增加或保持不变。

3. 卡诺热机
卡诺热机是一种理想化的热机模型，它能够以最高效率将热量转化为功。

卡诺热机的效率只取决于高温热源和低温热源的温度差异。

总结
在本章中，我们回顾了化工热力学的基本概念。

了解系统与环境、状态函数、状态方程、内能与
焓等基本概念可以帮助我们理解能量的转化和传
递过程。

同时，热力学第一定律和热力学第二定
律是热力学的基本定律，分别描述了能量守恒和
过程方向性。

进一步研究这些内容，可以为化学
工程领域的能量转化和传递问题提供理论支持。