化工热力学
化工热力学
化工热力学化工热力学的第一个问题就是热能的转换。
它包括各种形式的热量之间的转换，如物质之间、设备之间、管线之间、以及反应容器内的气体之间的热量转换，因此这一章讨论各种传热问题。
化工热力学的第二个问题是研究反应中能量的传递问题，包括原料与产品的化学反应，产品与副产品的物理加工过程。
化工热力学的第三个问题是研究物质在溶液、悬浮液和气体中的分散与凝聚，其中包括固体物质的溶解、离析、沉降、升华、凝结、胶体化以及气体中的扩散等问题。
化工热力学的第四个问题是研究燃烧问题，包括燃烧方法的选择、燃烧室的设计和热量的测量等问题。
高温时空气中水蒸气液化变成饱和液态水。
温度降低到100 ℃以下时，液态水全部结冰。
水的结晶温度随压力升高而降低，纯净的水在一定的压力下有固定的熔点，温度在一定范围内变动，由于结构不同，在不同的条件下会发生物理性质上的变化，可制成很多晶体。
如常见的冰、干冰、雪、盐等，熔点不同。
水蒸气在一定条件下可以直接变成水。
水蒸气凝结时要吸收热量。
用途很广，人类生活和生产中大量需要各种各样的水。
水有许多不同的状态，有冰、水汽、水滴、雾、露、湿空气、液态水、盐水、海洋水、地下水、泉水、河流、湖泊、溪水、海水等。
水与水之间有密切的联系，如果我们能够科学地使用水资源，就会避免许多水灾害。
水有自己的运动规律，按照这些规律来观察和认识水，将会给人们带来很大的好处。
在过去的十几年里，世界上许多国家面临着水资源不足的危机。
为了减少用水，保护水资源，世界各国都非常重视节约用水。
全世界每年缺水约500亿立方米。
在干旱的北非、中亚和南美一些地区，每天至少损失100万人口的饮用水。
我国也面临着严峻的缺水问题。
我国人均水资源占有量仅为世界人均量的四分之一。
3。
化学分析是对实验中所得到的数据进行分析和处理，从而得出结论或者通过一定的推理，证明某种结果是否符合事实。
4。
溶液在一定条件下能够导电，且当两种液体互相接触时会发生放热现象，把这两种液体分开的方法叫做分液。
化工热力学知识要点
化工热力学知识要点1、化工热力学的研究方法：宏观研究方法 微观研究方法。
2、热力学体系：孤立体系（无物质无能量） 封闭体系（无物质 有能量） 敞开体系（有物质 有能量）。
3、体系 环境：在热力学分析中，将研究中涉及的一部分物质（或空间）从其余物质（或空间）中划分出来。
其划分出来部分称为体系，其余部分称为环境。
4、状态函数：描述体系所处状态的宏观物理量成为热力学变量（状态函数）。
常用的状态函数有压力、温度、比容、内能、焓、熵、自由焓等。
5、循环：体系经过一系列的状态变化过程后，最后由回到最初状态，则整个的变化称为循环。
分为正向循环和逆向循环。
6、临界点：气化线的另一个端点是临界点C，它表示气液两相能共存的最高压力和温度，即临界压力cp 和临界温度cT 。
7、临界点的数学表达式：临界等温线在临界点上的斜率和曲率都等于零。
数学上表示为0=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=cTT V p 022=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=cTT V p8、直线直径定律：当以饱和液体和饱和蒸气密度的算术平均值对温度作图时，得一近似的直线。
9、纯物质的p-V-T 图：P 510、理想气体状态方程：RT pV =式中，p 为气体压力；V 为气体摩尔体积；T 为绝对温度；R 为通用气体常数 8.314J/(mol ·K)11、范德华方程（van der Waals 方程）：2V ab V RT p --= 其中cc pT R a 642722=；cp RTb 8=。
12、R-K 方程： )(5.0b V V T ab V RT p +--= 其中ccp T R a /42748.05.22=;cc p RT b /08664.0=。
13、维里方程（Virial 方程）：++++==321V DV C V B RT pV Z (2-26) 或者 ++++==32'''1p D p C p B RTpVZ式中， 、、、)'()'()'(D D C C B B 分别称为第二、第三、第四、 Virial 系数。
化工热力学.
2.4 3.2
=0.750(kJ
kg-1)
4.184t2 376.6 225 0.75 0.1962
t2 36.4 ℃
4.2 热力学第二定律
热力学第一定律是从能量转化的量的角度来衡 量、限制并规范过程的发生。但是并不是符合了热 力学第一定律，过程就一定能够实现，它还必须同 时满足热力学第二定律的要求。也就是说，热力学 第二定律是从过程的方向性上限制并规定着过程的 进行。
标系中，由于其宏观运动速度的不同，而具有不同数量的机 械能，称为宏观动能，用Ea表示，如果物质具有质量m。并 且以速度u运动，那么，物系就具有动能 Ea 1 mu2
2
（3）重力位能 在宏观尺度下，物质作为一个整体，在系统外的参考坐标
系中，在重力场中由于高度的不同，而具有不同数量的机械 能，称为重力位能，用Ep表示。如果物质具有质量m，并且 与势能基准面的垂直距离为z，那么，物系就具有重力位能
热力学第一定律和第二定律分别从能量转化的数量 和转化的方向两个角度，相辅相成地规范着自然界 发生的所有过程。
能量相互转换的热点：
能量相互转换过程中数量上守恒
热力学第一定律
能量转换有一定的条件和方向 •功全部转换成热，热量只能部分转变为功 •热量不能自动从低温物体传向高温物体 不同的能量质量不同
研究能量转化过程中能量质量的变化特点－－热力 学第二定律
工作介质由D绝热可逆压缩过程恢复到状态A，Q=0
W4
T1 T2
CV
dT
对整个循环
ΔU 0
Q W
Q1 Q2 W1 W2 W3 W4
卡诺热机效率：
W Q1 Q2 T1 T2
化工热力学整理
第一章1.化工热力学的作用地位：化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域。
它的主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。
化工热力学是化学工程学的重要组成部分，是化工过程研究、开发与设计的理论基础。
2.热力学第零定律：当两个物体分别与第三个物体处于热平衡时，则这两个物体彼此之间也必定处于热平衡。
这是经验的叙述，称热平衡定律，又称热力学第零定律。
热力学第一定律即能量守恒定律：在任何过程中能量不能创造也不能消灭，只能按照严格的当量从一种形式转变为另一种形式。
热力学第二定律：任何体系都是自动地趋向平衡状态，一切自动过程都是不可逆的3.相律定义：'2R R K F--+-=π式中F 称为自由度，也就是独立的强度性质的数目，π、R 和'R 分别是相数、独立的化学反应数和其它的强度性质的限制数。
4.热力学基本方程 对于均相系统，热力学基本方程一共有四个，它们是：∑∑==++-=Ki ii L l l l dn dY X pdV TdS dU 11μ，∑∑==+++=Ki i i Ll l l dn dY X Vdp TdS dH 11μ∑∑==++--=Ki i i Ll l l dn dY X pdV SdT dA 11μ，∑∑==+++-=Ki i i Ll l l dn dY X Vdp SdT dG 11μ),,,(),,,(),,,(),,,(i l i l i l i l n Y P T G TS H G n Y V T A TS U A n Y P S H PV U H n Y V S U U =-==-==+==这四个基本方程可由热力学第一和第二定律导得。
推导前需要一个有关状态或平衡态的基本假定：对于一个均相系统，如果不考虑除压力以外的其它广义力，为了确定平衡态，除了系统中每一种物质的数量外，还需确定两个独立的状态函数。
化工热力学
数有关，还与物质的蒸气压及外界条件温度相关联，建立 了SRK方程。 ▪ 形式
p RT a V b V (V b)
式中的方程常数b与RK方程的相同，常数a的表达式为
关。虽然有的状态方程可以用于气、液两相，但
较多用于气相，而且准确也高，而活度系数模型 主要用于液体溶液。
（2）意义： 化工热力学解决的三大问题中，以平衡状态下 热力学性质的计算最为重要，它是解决其它问题的基础， 所以在本书中受到特别的重视，所占的篇幅较多，其理由 如下：
▪ 物性及热力学性质是化工工艺设计中不可缺少的基础数据。 化工生产要涉及大量的物质，在过程开发和化工生产中， 若对处理物料的性质不了解，则无法分析流体间物质和能 量的传递，也无法设计分离过程，更无法认识其反应过程。
▪ 超临界流体区：高于临界温度和压力的区域叫超临界流体 区。从液体到流体或从气体到流体都不存在相变化。超临 界流体既不同于液体，也不同于气体，它的密度可以接近 液体，但具有类似气体的体积可变性和传递性质，可以作 为特殊的萃取溶剂和反应介质，与此相应的开发技术有超 临界萃取和超临界反应等。
▪ P-V图上的等温线: 主要有三种, 一是高于临界温度的等 温线T1，曲线平滑，近于双曲线，即PV = 常数，符合理 想气体的状态方程；二是小于临界温度的等温线T3，被 AC和BC线截断为三部分，其中水平段表示气液两相平衡
▪ 模型：经典热力学原理必须与反映系统特征的模 型相结合，才能解决实际问题。因为它只表示了
上述两类热力学性质之间的普遍依赖关系，并不
因具体系统而异。具体系统的这种关系还要由此
化工热力学
化工热力学讲稿0.绪论0.1 热力学发展简史1593年伽利略制造出第一支温度计1784年有了比热容的概念18世纪中期，热质说18世纪末到19世纪中叶，热动说蒸汽机发明，1824年，卡诺提出理想热机，热力学的萌芽1738年，伯努利方程诞生，为其验证能量守恒，即热力学第一定律1824年出项第一个热功当量，焦耳进行试验测定1850年克劳修斯证明了热机效率，1854年正式命名了热力学第二定律1913年能斯特提出热力学第三定律1931年Fowler提出热力学第零定律0.2化工热力学的主要内容热力学第一定律和热力学第二定律。
与物化不同之处在于要讨论系统与环境既有物质交换又有能量的情况，偏重的是在实际工程上的应用。
0.3 化工热力学的研究方法及其发展微观与宏观相结合微观：分子热力学宏观：经典热力学量子力学的发展液位化工热力学的研究提供了新的途径，0.4 化工热力学在化工中的重要性定性定量0.5 热能转换的基本概念一、热力系、状态及状态参数（一）热力系与工质1、工质：在物化学习当中我门知道热机就是将热能转变为机械能的设备，如气轮机、内燃机等都是热机。
在热机中要使热能不断的转变为机械能，需要借助于媒介物质。
实现能量转换的媒介物质就是工质。
例如在卡诺热机当中的工质就是理想气体。
不同性质的工质对能量转换的效果有直接影响，工质性质的研究是本学科的重要内容之一。
原则上，气、液、固三态物质都可以作为工质，但热力学中，热能与机械能的转换是通过物质体积变化来实现的，为使能量转换快速而有效，常选气态物质为工质。
在火电厂中，由于工质连续不断的通过热力设备膨胀做功，因此，要求工质应有良好的膨胀性和流动性，此外，还要求工质热力性质稳定，无毒，无腐蚀，价廉、易得等。
因此，目前火电厂中采用水蒸气作为工质。
水在锅炉中吸热生成蒸气，然后在气轮机中膨胀推动叶轮向外做功，做功后的乏汽在宁汽器中向冷却水放热又凝结为水。
在这一系列中，炉膛中的高温烟气是向工质提供热量的高温热源，气轮机是实现能量转换的热机，凝汽器中的冷却水是吸收工质所释放的废热的低温热源，通过工质的状态变化及它和高温热源、低温热源之间的相互作用实现了热能向机械能的连续转换。
化工热力学公式总结
化工热力学公式总结1.热平衡公式：对于封闭系统，内能变化等于热变化和功变化之和。
即：ΔU=Q-W其中，ΔU表示内能变化，Q表示系统吸收或放出的热量，W表示系统对外做功。
2.热容公式：热容是单位质量物质温度变化1°C所吸收或放出的热量。
Q=mCΔT其中，Q表示吸收或放出的热量，m表示物质的质量，C表示热容，ΔT表示温度变化。
3.平衡常数（K）公式：对于化学反应：aA+bB↔cC+dD反应的平衡常数（K）定义为反应物浓度的乘积与生成物浓度的乘积之比：K=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b其中，[A]、[B]、[C]、[D]表示反应物和生成物的摩尔浓度。
4.反应焓变（ΔH）公式：反应焓变是化学反应进行过程中吸热或放热的量。
根据焓守恒定律，反应焓变可以通过反应物和生成物焓变的差值表示：ΔH=ΣnΔHf(生成物)-ΣmΔHf(反应物)其中，n和m为反应物和生成物的系数，ΔHf表示物质的标准生成焓。
5.反应熵变（ΔS）公式：反应熵变是化学反应进行过程中熵的变化。
根据熵守恒定律，反应熵变可以通过反应物和生成物熵变的差值表示：ΔS=ΣnS(生成物)-ΣmS(反应物)其中，n和m为反应物和生成物的系数，S表示物质的熵。
6.反应自由能变（ΔG）公式：反应自由能变是化学反应进行过程中自由能的变化，可以通过反应物和生成物的自由能差值表示：ΔG=ΣnG(生成物)-ΣmG(反应物)其中，n和m为反应物和生成物的系数，G表示物质的自由能。
7.热力学平衡公式：对于可逆反应，根据吉布斯自由能变可以推导出热力学平衡公式：ΔG=ΔH-TΔS其中，ΔG为反应的吉布斯自由能变，ΔH为反应的焓变，ΔS为反应的熵变，T为温度。
以上是化工热力学中常用的公式总结，这些公式在研究和设计化工过程中起到了重要的作用。
通过应用这些公式，可以计算和预测系统的热力学性质和能量转化，从而优化化工过程的设计和操作。
同时，这些公式也为研究反应机理和确定过程条件提供了理论基础。
化工热力学
6
3.1 热力学及其特性
热力学主要是研究热现象和能量转换的。 热力学以宏观体系作为自己的研究对象,就 其内容而言,它涉及到热机的效率,能源的利 用,各种物理、化学乃至生命过程的能量转 换,以及这些过程在指定条件下有没有发生 的可能性。 ⑴严密性 ⑵完整性 ⑶普遍性 ⑷精简性
绪论
化工热力学在课程链上的位置 化工热力学发展简史 化工热力学的特性和分支 化工热力学在化学工程中的地位 化工热力学的基本内容 化工热力学的优点和局限性 热力学的研究方法 学习化工热力学的目的和要求 名词、定义和基本概念
37
6 化工热力学的优点和局限性
6.1 优点 6.2 局限性
38
6 化工热力学的优点和局限性
25
5 .化工热力学的基本内容
(2)判断过程进行的方向和限度
建立在热力学第二定律上的一些热力学函 （ ∆S 、∆G等）是判定过程进行方向与限度、 确定平衡状态的依据。 在化工单元操作及反应器设计中，平衡状 的确定、平衡组成的计算、多组元相平衡数据 的求取均是不可少的内容。
26
5 .化工热力学的基本内容
9
这四大定律使热力学成为一门逻辑性强而完整的科学。
3.1 热力学及其特性
⑶普遍性
表现在热现象在日常生活中是必不 可缺少的。热力学的基本定律、基本理 论，不但能够解决实际生产中的问题， 还能够解决日常生活中的问题，甚至用 于宇宙问题的研究。
10
3.1 热力学及其特性
⑷精简性
表现在热力学能够定性、定 量地解决实际问题。
27
5 .化工热力学的基本内容
60年代 乙烯直接氧化法在工业上得到应用， 这种方法不在使用氯，主要反应有二步： 乙烯 环氧乙烷 乙二醇 70年代 由乙烯直接合成乙二醇成功，产品 收率也从乙烯氧化法的75%提高到90%，这意味 着每公斤乙二醇所消耗的乙烯数量比以前降低 了17%。
高等化工热力学
热力学的历史与发展
总结词
热力学的历史可以追溯到18世纪，它的发展经历了多 个阶段，包括经典热力学、统计热力学和高等化工热 力学等。
详细描述
经典热力学是热力学的早期阶段，主要研究热能和机械 能之间的转换。统计热力学则从微观角度研究热现象的 本质和规律。高等化工热力学是在经典热力学和统计热 力学的基础上发展起来的，它结合了化学反应的特点和 热力学的原理，为化工生产提供了理论基础和优化方案 。随着科技的发展，热力学的研究领域不断扩大，涉及 到新能源、节能减排、环保等领域，为人类社会的可持 续发展做出了重要贡献。
03
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，在封闭系统中， 自发过程总是向着熵增加的方向进行， 即系统总是向着无序程度增加的方向 演变。
热力学第二定律也可以表述为，不可 能从单一热源吸收热量并使之完全转 化为功而不产生其他影响。
热力学第二定律的应用
01
热力学第二定律在化工过程中有着广泛的应用，如热量传递、物质分 离和化学反应等。
THANKS
感谢观看
热力学第一定律的应用
热力学第一定律在化工生产中有着广泛的应用，如热力发电、蒸汽动力、制冷技术等。通过热力学第 一定律，我们可以分析各种热能转换装置的工作原理和效率，优化装置的设计和运行参数，提高能源 利用效率。
在化工生产中，热力学第一定律可以帮助我们分析反应过程的能量平衡，预测反应过程中的能量变化 和热量需求，为反应过程的优化提供理论支持。
高等化工热力学
• 热力学基础 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 化学平衡 • 相平衡 • 热力学在化工中的应用
01
热力学基础
热力学的定义与目的
总结词
《化工热力学》课件
Van der Waals方程
探讨Van der Waals方程对非理想气体的描述和应 用。
二元混合物
混合物的组成
解释二元混合物的组成及其对热力学性质的 影响。
离子交换
研究离子交换对二元混合物中的离子平衡的 影响。
相平衡曲线
介绍二元混合物相平衡曲线在化工热力学中 的重要性。
活度系数
讲解混合物中的活度系数及其在化工热力学 计算中的应用。
相边界
1
液-气相边界
探索液-气相边界及其在化工过程中
固-气相边界
2
的应用。
了解固-气相边界对于固体反应和蒸
馏过程的重要性。
3
液-固相边界
研究液-固相边界对于溶解过程和晶 体生长的影响。
气体相似性定律
波伊尔斯定律
讨论波伊尔斯定律及其在气 体流动和压缩过程中的应用。
查理定律
探索查理定律对气体热膨胀 和压力变化的影响。
熵和焓
1 熵的概念
2 焓的定义
解释熵作为热力学状态函数的概念和性质。
介绍焓的定义及其在化工热力学中的应用。
3 能量转换
4 热力过程。
说明热力学第一法则与焓的关系和在化工 过程中的应用。
状态方程及其应用
状态方程的定义
理想气体状态方程
介绍状态方程在化工热力学中的基本定义和应用。 研究理想气体状态方程及其在化工过程中的应用。
《化工热力学》PPT课件
通过本课件，您将深入了解化工热力学的基本概念和应用。从熵和焓到热力 学计算和催化反应，准备好探索化学工程的热能世界吧！
化工热力学概述
1 基本原理
2 重要性
3 实际应用
介绍化工热力学的基本 原理和主要研究领域。
化工热力学简答题复习
问：化工热力学是以什么定律为基础？ 答：化工热力学是以热力学第一、第二定律为基础。 问：化工热力学主要任务是什么？ 答：化工热力学主要任务是研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用。 问：化工热力学主要任务是什么？ 答：化工热力学主要任务是研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。
问：常用的三参数的对应状态原理有哪几种？ 答：常用的三参数对比态原理有两种，一种是以临界压缩因子Zc为第三参数；另外一种是以Pitzer提出的以偏心因子作为第三参数的对应状态原理。 问：纯气体和纯液体pVT计算有什么异同。 答：许多p –V -T关系如RKS方程、PR方程及BWR方程既可以用于计算气体的p –V –T，又都可以用到液相区，由这些方程解出的最小体积根即为液体的摩尔体积。当然，还有许多状态方程只能较好地说明气体的p –V -T关系，不适用于液体，当应用到液相区时会产生较大的误差。与气体相比，液体的摩尔体积容易测定。除临界区外，温度（特别是压力）对液体容积性质的影响不大。除状态方程外，工程上还常常选用经验关系式和普遍化关系式等方法来估算。
问：什么是非绝热系？
答：系统与外界有传热 。
问：什么是绝热系？ 答：系统与外界无传热 。 问：什么是非绝功系？ 答：系统与外界有传功 。 问：什么是绝功系？ 答：系统与外界无传功 。 问：什么是非孤立系？ 答：系统与外界有传热、功、质 。 问：什么是非孤立系？ 答：系统与外界无传热、功、质 。 问：什么是广度性质？ 答：广度性质表现出系统量的特性，与物质的量有关，具有加和性。如V, U, H, G, A, S等。
问：功是不是状态函数？ 答：功也不是状态函数，其数值与过程变化的途径有关。 问：功的正副值是如何规定？ 答：最新规定，体系对环境做功取负值，而环境对体系做功取正值。 问：热力学性质有哪些？ 答：可以直接测量的热力学性质有： P 、 V 、 T 、 Cp 、 Cv 等。 问：不可以直接测量的热力学性质有哪些？ 答： 不可以直接测量的热力学性质有 H 、 S 、 U 、 A 、 G 、γ等。
化工热力学的特点
化工热力学的特点化工热力学是研究化学反应与能量转化之间关系的学科，它是化学工程学科中的一个重要分支。
化工热力学的特点主要表现在以下几个方面：1. 热力学基础：化工热力学是建立在热力学基础上的，它包括了热力学原理、热力学方程等基本知识。
热力学是研究能量转化与能量传递规律的科学，它研究的对象不仅包括化学反应过程中的能量变化，还包括物质的相变、传热、传质等过程。
化工热力学通过运用热力学的基本原理和方程，来研究化学反应与能量转化之间的关系。
2. 系统分析：化工热力学研究的对象是化学反应系统，这个系统可以是一个单一的物质，也可以是多个物质之间的反应体系。
化工热力学通过对系统的分析和描述，可以揭示系统中的能量变化规律和物质转化规律，为化学工程的设计和优化提供理论依据。
3. 能量平衡：化工热力学中的一个重要概念是能量平衡。
能量平衡是指在化学反应过程中，系统所吸收和释放的能量之间的平衡关系。
通过能量平衡的分析，可以确定化学反应的放热或吸热性质，从而对反应过程进行控制和调节。
4. 热力学参数：化工热力学研究中常常涉及到一些热力学参数的计算和测定。
例如，焓变、熵变、自由能变等参数，它们可以通过实验测定和计算来获得。
这些参数的计算和测定对于研究化学反应的热力学特性和能量转化效率具有重要意义。
5. 热力学分析方法：化工热力学研究中使用了一系列的分析方法和工具。
例如，热力学平衡分析法、热力学循环分析法、热力学图等。
这些方法和工具可以帮助研究人员对化学反应系统进行全面的热力学分析，揭示系统中的能量转化规律和热力学特性。
6. 应用广泛：化工热力学的研究成果在化学工程领域具有广泛的应用价值。
例如，在化学反应工程中，热力学分析可以用来确定反应的最适温度、最适压力等条件，从而提高反应的效率和产率。
在能源工程中，热力学分析可以用来优化能源转换过程，提高能源利用效率。
在环境工程中，热力学分析可以用来研究废气处理过程中的热能回收和利用等。
高等化工热力学
高等化工热力学
高等化工热力学是化学工程学科中的一个重要分支，它研究化学物质的热力学性质以及在化工过程中的应用。
它主要涉及物质在不同温度、压力和组成条件下的热力学性质，例如物质的物态转变、相平衡、热力学循环等。
高等化工热力学的研究对象包括气体、液体和固体物质，以及气液、液液和固液等多相体系的热力学性质。
通过研究这些性质，可以预测和优化化工过程的工艺条件，提高化工生产的效率和经济性。
高等化工热力学主要包括以下几个方面的内容：
1. 热力学基础：即热力学定律和基本概念，包括热平衡、温度、热力学势、状态方程等。
2. 物相平衡：研究多相体系中不同相的平衡条件和相变规律，包括液气平衡、气固平衡、液固平衡等。
3. 热化学性质：研究化学反应的热力学性质，如反应焓、反应熵、反应平衡常数等，用于优化反应条件和预测反应产物。
4. 热力学循环：研究热力学循环过程的性质和效率，如蒸汽动力循环、制冷循环等，用于热能转换和能量利用。
5. 化工过程热力学：研究化工过程中的热力学性质，如传热、传质、反应器设计等，用于优化化工过程和设备设计。
高等化工热力学在化工工程的各个领域有重要的应用，例如在石油化工过程的热力学分析和优化、化学反应器的热力学设计和控制、制药过程的热力学模拟和优化等。
通过深入研究和应
用高等化工热力学的原理和方法，可以提高化工过程的效率、安全性和可持续发展性。
化工热力学专业知识点总结
化工热力学专业知识点总结一、物质的热力学性质1.热力学状态方程：描述热力学系统状态的方程，可以通过实验数据拟合得到，常见的有理想气体状态方程、范德华方程等。
2.热力学过程：系统经历的状态变化过程，包括等温过程、等容过程、绝热过程等，这些过程可以通过热力学定律进行定量描述和分析。
3.热力学势函数：用来描述系统稳定状态的函数，常见的有焓、内能、吉布斯函数等。
4.相变热力学性质：液相、气相、固相之间的相互转化过程，包括液气平衡、固液平衡等。
5.热力学平衡条件：系统达到热力学平衡的条件，包括热平衡、力学平衡、相平衡等。
二、热力学定律1.热力学第一定律：能量守恒定律，即能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，只会在不同形式之间进行转化。
2.热力学第二定律：热不能自发地从低温物体传递到高温物体，这是宇宙中熵增加的基本规律。
3.热力学第三定律：当温度趋近于绝对零度时，系统的熵趋于常数，这是绝对零度不可能实现的热力学定律。
化工热力学不仅包含了上述物质的热力学性质和热力学定律，还涉及到一些实际的应用技术和工程问题。
例如，化工过程中的热力学分析、热力学循环、热能利用、燃烧热力学等内容。
下面我们来重点介绍一些与化工工程实际相关的热力学知识点。
三、热力学循环1.卡诺循环：理想可逆循环过程，由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程组成，是热机效率的理论极限。
2.汽轮机循环：以水蒸气为工质的循环，包括理想朗肯循环、实际朗肯循环、再热朗肯循环等。
3.制冷循环：以制冷剂为工质的循环，包括制冷机、空调机、冷冻机等。
四、燃烧热力学1.燃烧过程：燃烧是一种复杂的热力学过程，包括燃烧反应机理、燃料燃烧热值、燃烧平衡等内容。
2.燃烧产物：燃料燃烧的产物包括二氧化碳、水蒸汽、一氧化碳、氨气、硫化物等，这些产物的生成与燃烧条件密切相关。
3.燃烧效率：燃料的利用效率，可以通过燃烧反应焓变来计算。
五、化工热力学应用1.热力学分析：化工反应器设计、炼油装置设计、化工装备热力计算等都需要进行热力学分析。
化工热力学
,
n
j
i
[
(nG ni
)
]T
,
P
,n
j
i
变化。
i Hi Hi
i Ai Ai
i Gi Gi
[((nnnHiA))]T,P,nji [ ni ]T,P,nj i
[
(nG n
Virial Eq
PV B C D
z
RT
1 V
V2
V3
z PV 1 B'P C'P 2 D' P 3 RT
普遍化关系式法
① 两参数通用Z图 z f Tr , Pr
由Tr，Pr查图得Z值
② pitzer三参数通用关系式 z f Tr , Pr ,
T Tr Tc
P Pr Pc
p
3）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；
C
4）饱和液体恒容加热；
5）在临界点进行的恒温膨胀
5
4
1
3(T降低)
2
V
1）过热蒸汽等温冷凝为过冷液体；
2）过冷液体等压加热成过热蒸汽；
T
4
3）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；
C 5 4）饱和液体恒容加热；
5）在临界点进行的恒温膨胀
1
2
3(T降低)
S
第四章 流体混合物（溶液）的热力学性质
原始函数关系式 四大微分方程式 Maxwell关系式
H=U+pV
Hale Waihona Puke dU=TdS-pdVG=H-TS A=U-TS
dH=TdS+Vdp dA=-SdT-pdV
第一、二关系式
热一、二律
dG=-SdT+Vdp
三．热力学图表
化工热力学
化工热力学化工热力学是研究化学过程中能量转化、能量平衡和热力学性质的学科领域。
它涉及到物质的热力学性质、热力学过程和热力学定律的应用。
本文将简要介绍化工热力学的基本概念和原理，并探讨其在化学工程中的应用。
化工热力学是热力学在化学工程中的应用。
热力学是研究物质能量转化和物质变化规律的学科，它以能量和热力学性质为基本研究对象。
化工热力学主要研究化学反应、相平衡、相变、能量平衡等热力学过程。
热力学第一定律是热力学的基本定律之一。
它表明能量是守恒的，能量不会自发地产生或消失。
根据热力学第一定律，化学反应过程中的能量转化可以分为放热反应和吸热反应。
放热反应是指在反应过程中释放出能量，使系统的内能减小。
吸热反应则相反，其反应过程吸收了外界的能量，使系统的内能增大。
热力学第一定律为我们理解化学反应过程中能量转化提供了基本原理。
热力学第二定律是热力学的另一个重要定律。
它阐述了一个系统的熵在不可逆过程中增加的原则。
熵是衡量系统无序程度的物理量，根据热力学第二定律，自然界中任何一个孤立系统的熵都不会减小，而是增加或保持不变。
这意味着化学反应过程必须满足熵的增加原理，即反应进行时系统的总熵必须增加，否则反应不会自发发生。
热力学第二定律为我们理解自然界中的现象和反应提供了基本原则。
在化学工程中，热力学的应用非常广泛。
它可以用来设计和优化化学工艺流程，在工程实践中起着重要的作用。
例如，在化学工艺的热能平衡计算中，需要考虑各种热力学参数，如反应热、燃烧热、蒸发热等。
这些参数是确定反应过程中能量转化情况的重要依据，能够帮助工程师准确地估算能量的供应和消耗，从而合理设计设备和控制过程。
此外，热力学还可以用于预测和评估化学反应的可行性和方向性。
利用热力学的知识，我们可以计算反应的平衡常数和Gibbs自由能变化，从而判断反应是否会发生以及从哪个方向进行。
这对于开发新的化学反应和优化现有反应具有重要意义。
另外，化工热力学还可以应用于化学工程设备的热力学性能分析和优化。
化工热力学
化工热力学化工热力学是研究化学反应与热力学性质之间关系的一门学科。
反应热力学是研究化学反应中能量变化与反应速率之间的关系的学科，它是理解和优化化学反应过程的重要工具。
本文将从化工热力学的基础概念、热力学常数、热力学平衡以及应用等方面进行探讨。
一、化工热力学的基础概念1. 热力学热力学是研究物质内部热平衡和物质间热平衡以及它们与热的能量转换的学科。
化工热力学则是将热力学理论与化学反应过程相结合，用于分析和预测化学反应的热力学性质。
2. 热力学系统热力学系统指被研究的物体或物质，可以是一个化学反应体系，也可以是一台热力学设备。
在研究中，通常将系统划分为开放系统、封闭系统和孤立系统。
3. 热力学过程热力学过程是指物体或物质由一个热力学状态变为另一个热力学状态的过程。
常见的热力学过程有等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程等。
二、热力学常数热力学常数是描述物质热力学性质的数值常数，常见的热力学常数有气体常数R、普朗克常数h、玻尔兹曼常数k等。
这些常数在化工热力学的计算和分析中起到关键作用。
1. 气体常数R气体常数R是描述理想气体性质的常数，其值为8.314 J/(mol·K)。
在化工热力学中，通过R的应用可以计算出化学反应的焓变、熵变等重要热力学参数。
2. 普朗克常数h普朗克常数h是描述微观粒子行为的量子力学常数，其值为6.62607015 × 10^-34 J·s。
在热力学计算中，普朗克常数用于计算能量的量子化，特别是对于高能量的粒子和较小的粒子。
3. 玻尔兹曼常数k玻尔兹曼常数k是描述分子热运动与热力学性质之间关系的常数，其值为1.380649 × 10^-23 J/K。
在化工热力学中，玻尔兹曼常数用于计算熵变、内能等重要热力学参数。
三、热力学平衡热力学平衡是指热力学系统中各种热力学性质处于稳定状态的状态。
在化工反应中，热力学平衡是指反应物与产物的浓度、压力和温度等热力学性质不再发生可观察的变化。
化工热力学化工工艺
化工热力学（化学工程与工艺专业）（Chemical EngineeringThermodynamics）目的和要求化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化工类专业必修的专业基础课程。
化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域，其主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。
化工热力学的主要研究范畴在于决定设计分离过程、化学反应器所需的相平衡以及化学反应平衡数据、参数和平衡时的状态以及对化工过程进行热力学分析。
因而它是化工过程研究、开发与设计的理论基础。
要求通过本课程的学习，掌握常用的几种气体状态方程式，能够熟练进行流体热物理性质的计算，了解化工过程的热力学分析方法及其在化工节能领域的应用，掌握常用的几种活度系数方程以及汽液平衡的计算等关键内容。
学习化工热力学要求具备物理化学的基础。
基本内容及学时分配（54学时）1．绪论（2学时）2．流体的PVT关系（8学时）2．1 纯物质的PVT关系2．2 气体的状态方程式2．3 对比态原理及其应用2．4 真实气体混合物的PVT关系3．流体的热力学性质（10学时）3．1 单相流体系统基本方程式3．2 热力学性质的计算3．3 两相系统的热力学性质及热力学图表4．化工过程的能量分析（10学时）4．1 能量平衡方程4．2 功热间的转化4．3 熵函数4．4 理想功和损失功4．5 化工过程的热力学分析方法5．蒸汽动力循环与制冷循环（4学时）5．1 卡诺循环5．2 朗肯循环5．3 制冷循环6．溶液的热力学性质（14学时）6．1 变组成体系热力学性质间关系式6．2 偏摩尔性质6．3 逸度与逸度系数6．4 理想溶液和非理想溶液6．5 活度与活度系数6．6 过量性质6．7 活度系数方程7．相平衡（6学时）7．1 平衡的判据7．2 汽液平衡的基本问题和处理方法7．3 汽液平衡数据的热力学一致性检验主要参考书[1]S mith J M and Van Ness H C. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics.4th ed. McGraw-Hill. New York. 1981[2]朱自强主编，化工热力学，化学工业出版社，1980[3]袁一，胡德生，化工过程热力学分析法，化学工业出版社，1985[4]普劳斯尼茨J M. 用计算机计算多元汽液和液液平衡，陈川美译，化学工业出版社，1987。
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《化工热力学》课程综合复习资料1、在某T , p 下，测得某二元体系的活度系数值可用下列方程表示：122ln (20.5) x x γ=+，211ln (20.5) x x γ=+，i γ为基于Lewis －Randall 规则标准状态下的活度系数。
试问，这两个方程式是否符合热力学一致性？2、已知氯仿(1)和甲醇(2)组成的二元溶液，在50℃时，各组分的无限稀释活度系数分别为3.21=∞γ，0.72=∞γ，饱和蒸汽压分别为：S p 1= 67.58kPa ，S p 2= 17.63kPa 。
请问：(1) 假定该体系服从van Laar 方程，请计算50℃时与x 1=0.3成平衡关系的汽相组成y 1。
(2) 在50℃时由纯组分混合形成1mol 上述溶液的ΔG 值。
3、在常压(101.325kPa)下，二元体系氯仿(1)-甲醇(2)恒沸混合物的组成x 1=0.65，其沸点为 53.5℃，如果气相可视为理想气体，液相服从van Laar 方程。
并已知纯组分在 53.5℃下的饱和蒸汽压分别为：S p 1= 78.26kPa ，S p 2= 64.53kPa 。
求：(1) van Laar 方程的常数；(2) 53.5℃时与x 1=0.25成平衡关系的汽相组成y 1。
4、某换热器内，冷、热两种流体进行换热，热流体的流率为100kmol.h -1，C p =29 kJ.kmol -1.K -1，温度从500K 降为350K ，冷流体的流率也是100kmol.h -1，C p =29 kJ.kmol -1.K -1，进入换热器的温度为300K ，换热器表面的热损失为87000 kJ.h -1，求该换热器的有效能损失及有效能利用率。
设T 0=300K 。
5、 苯（1）和环己烷（2）在303 K ，0.1013 MPa 下形成x 1 = 0.7的溶液。
已知此条件下V 1=89.96 cm 3/mol ，V 2=109.4 cm 3/mol ，在该条件下两种物质的偏摩尔体积分别为1V =90.20 cm 3/mol ，2V =110.69 cm 3/mol ，求混合溶液体积V 和超额体积V E 分别是多少 cm 3/mol ？6、乙醇(1)－苯(2)恒沸混合物的组成x 1=0.448，其在常压(101.325kPa)下的沸点为 68.2℃，如果气相可视为理想气体，液相服从van Laar 方程。
并已知纯组分在 68.2℃下的饱和蒸汽压分别为：S p 1= 66.87kPa ，Sp 2= 68.93kPa 。
求：(1) van Laar 方程的常数；(2) 68.2℃时与x 1=0.3成平衡关系的汽相组成y 1。
7、苯(1)-环己烷(2)恒沸混合物的组成x 1=0.525，其在常压下(101.325 kPa)的沸点为77.4℃，如果气相可视为理想气体，液相服从Van Laar 方程。
并已知纯组分在77.4℃下的饱和蒸汽压分别为：s p 1=93.2 kPa ， s p 2=91.6 kPa 。
试求：(1) Van Laar 方程的方程参数。
(2) 在77.4℃下与x 1=0.7成平衡的汽相组成y 1。
《化工热力学》课程综合复习资料参考答案1、解：利用Gibbs-Duhem 方程进行检验，若表达式符合热力学一致性，则应满足∑x i dln γi =0 对二元系，有0ln ln 2211=+γγd x d x 0ln ln 122111=+dx d x dx d x γγ 由题知 221112ln ln x dx d dx d --=-=γγ 1122ln x dx d +=γ )2()2(ln ln 1221122111x x x x dx d x dx d x ++--=+γγ)(212x x -= 上式只有在x 1=x 2时才等于0，所以这两个方程不符合热力学一致性。
2、解：(1) 对Van Laar 方程：833.03.2ln ln 112==='∞γA 946.10.7ln ln 221==='∞γAx 1=0.3时，两组分的活度系数为5948.07.0946.13.0833.01833.01ln 22221112121=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=x A x A A γ04676.03.0833.07.0946.11946.11ln 22112221212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=x A x A A γ∴ 8126.11=γ 048.12=γ ∵s p x p y 1111γ= s p x p y 2222γ= ∴ s s p x p x p 222111γγ+=63.17048.17.058.678126.13.0⨯⨯+⨯⨯==49.68 kPa∴ 汽相组成为：740.068.4958.678126.13.01111=⨯⨯==p p x y s γ (2) 在50℃由纯组分混合形成溶液(组成x 1=0.3)的ΔG 值[]∑+==)ln()ln()ln(222111x x x x RT x x RT G i i i γγγ∆ [])7.0048.1ln(7.0)3.08126.1ln(3.0)5015.273(314.8⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯=G ∆ )3996.0(15.323314.8-⨯⨯==－1073.6 J/mol 3、解：(1) 由于汽相可以视为理想气体，而液相为非理想溶液∴ VLE 时有：s i i i ip x p y γ= 对恒沸点有i i x y = ∴s i i p p /=γ 295.126.78325.10111===s p p γ 570.153.64325.10122===s p p γ 计算Van Laar 方程的方程常数：x 1=0.65，x 2=1－x 1=0.359726.0295.1ln 65.0570.1ln 35.01295.1ln ln ln 1ln 221122112=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='γγγx x A 921.1570.1ln 35.0295.1ln 65.01570.1ln ln ln 1ln 222211221=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='γγγx x A (2) x 1=0.25时，两组分的活度系数为 7420.075.0921.125.09726.019726.01ln 22221112121=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=x A x A A γ1918.03.0907.17.0355.11355.11ln 22112221212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=x A x A A γ∴ 038.21=γ 041.12=γ ∵s p x p y 1111γ= s p x p y 2222γ= ∴ s s p x p x p 222111γγ+=53.64041.175.026.78038.225.0⨯⨯+⨯⨯==90.25 kPa∴ 汽相组成为：442.025.9026.78038.225.01111=⨯⨯==p p x y s γ 4、解：过程示意图：热流体T 3=300K T 4首先作能量衡算，计算冷流体出口温度。
以换热器为体系，即稳流体系。
能平式为： ΔH =Q即 Q T T C m T T C m p p =-+-)()(3412冷热∴ )(1234p p mC T T mC Q T T --+=K 42029100)500350(2910087000300 =⨯-⨯⨯--+= 热流体的有效能变化 ln )(12012,⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=T T T T T mC E p x 热∆ kJ/h 10247.1 500350ln 300)500350(291005⨯-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--⨯⨯= 冷流体的有效能变化: kJ/h 10527.5 ln )(434034,⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=T T T T T C m E p x 冷∆ kJ/h 10527.5 300420ln 300)300420(291004⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--⨯⨯= (1)换热器中不可逆传热的有效能损失为：kJ/h 10943.610527.510247.1445,,,⨯=⨯-⨯=-=冷热x x L x E E E ∆∆(2) 换热器的有效能利用率%3.4410247.110527.5E E 54,,=⨯⨯=热冷＝x x ∆∆η 5、解： 混合后溶液的体积为：1122V x V x V =+ 代入已知条件得：()()112230.790.210.7110.6996.347cm /mol V x V x V =+=⨯+-⨯=根据超额性质的定义：()1122E V V xV x V =-+ 代入已知条件及计算结果得：()()()1122396.3470.789.960.3109.40.555cm /mol E V V x V x V =-+=-⨯+⨯=6、解：(1) 由于汽相可以视为理想气体，而液相为非理想溶液∴ VLE 时有：s i i i i p x p y γ= 对恒沸点有i i x y = ∴s i i p p /=γ 515.187.66325.10111===s p p γ 470.193.68325.10122===s p p γ 计算Van Laar 方程的方程常数计算Van Laar 方程的方程常数：x 1=0.448，x 2=0.552907.1515.1ln 448.0470.1ln 552.01515.1ln ln ln 1ln 221122112=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='γγγx x A 355.1470.1ln 552.0515.1ln 448.01470.1ln ln ln 1ln 222211221=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='γγγx x A (2) x 1=0.3时，两组分的活度系数为 7420.07.0355.13.0907.11907.11ln 22221112121=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=x A x A A γ1918.03.0907.17.0355.11355.11ln 22112221212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=x A x A A γ∴ 100.21=γ 211.12=γ ∵s p x p y 1111γ= s p x p y 2222γ= ∴ s s p x p x p 222111γγ+=93.68211.17.087.66100.23.0⨯⨯+⨯⨯==100.56 kPa∴ 汽相组成为：419.056.10087.66100.230.01111=⨯⨯==p p x y s γ 7、解：(1) 由于汽相可以视为理想气体，而液相为非理想溶液∴ 汽液相平衡关系为：s ii i i y p x p γ=对恒沸点有 i i y x = ∴/s i i p p γ= 11101.325 1.08793.2s p p γ=== 22101.325 1.10691.6s p p γ=== 计算Van Laar 方程的方程常数365.0ln ln 1ln 21122112=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='γγγx x A370.0ln ln 1ln 22211221=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='γγγx x A(2) x 1=0.7时，两组分的活度系数为0335.03.0370.07.0365.01365.01ln 22221112121=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=x A x A A γ 1798.07.0365.03.0370.01370.01ln 22112221212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=x A x A A γ∴ 1 1.0341γ= 2 1.1970γ= ∵1111s y p x p γ= 2222s y p x p γ= ∴ 111222s s p x p x p γγ=+=100.36 kPa∴ 汽相组成为：11110.7 1.034193.20.672100.36s x p y p γ⨯⨯===。