《化工热力学》课程考试大纲

《化工热力学》课程考试大纲

第一部分考试说明

一、考试性质

《化工热力学》是是化学工程学分支学科之一，是化学工程与工艺专业（本科段）的一门专业课，《化工热力学》课程结合化工过程阐述热力学定律及其运用，是化工过程研究、设计和开发的理论基础。

应考者学完本课程后，学生应初步具备运用热力学定律和有关理论知识，对化工过程进行热力学分析的基本能力；应初步掌握化学工程设计和研究中获取热力学数据的方法，对化工过程进行相关计算的方法，目标是培养他们能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关涉及平衡的问题，并为学习后续课程和从事化工类专业实际工作奠定基础。

二、考试目标

本课程的考试目的在于检验学生掌握化工热力学的基本概念、理论和计算方法知识的程度。利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究；利用化工热力学的方法对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算；以及利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析等的能力。

三、考试形式与试卷结构

（一）答题方式

闭卷/开卷/A4，笔试/小论文/读书报告/其他请注明。

考试方式采用开卷形式。

答案必须全部答在答题纸上，答在试卷上无效。（如有答题卡，请注明选择题的答案必须答在答题卡上，非选择题的答案答在答题纸上。）

（二）答题时间

90分钟。

（三）基本题型

(1)基础概念题

包括单(多)选题、判断题、简述题，通常约占卷面成绩的20~30%。

(2)计算题

涵盖课程章节的全部内容，如流体(纯流体或混合物)的pVT性质计算、溶液的热力学性质计算、相平衡计算、化学反应平衡计算和热力学第一定律、热力学第二定律的应用计算、熵分析计算和有效能计算。该部分内容约占卷面成绩的60%~75%

(3)证明推导题

基本热力学方程及其关系的推导，约占卷面成绩的5%~10%。

第二部分考查的知识范围与要求

第一章绪论

考核知识点

1.1 化工热力学的地位和作用

1.2 化工热力学的主要内容、方法与局限性

1.2.1化工热力学研究的主要内容

1.2.2化工热力学研究的主要方法

1.2.3化工热力学的局限性

1.3化工热力学在化工研究与开发中的重要应用

1.4 如何学好化工热力学

1.5 热力学基本概念回顾

考核要求

领会：（1）热力学是研究能量、能量转化以及与能量转化有关的热力学性质间相互关系的科学；（2）化工热力学是研究热力学原理在化工过程中的应用。

了解：热力学的状态函数法、热力学演绎方法与理想化方法等基本研究方法，以及以Gibbs 函数作为学习化工热力学课程的学习方法。

第二章流体的p-V-T关系

考核知识点

2.1纯物质的p-V-T性质

2.2 流体的状态方程

2.2.1 立方型状态方程

2.2.2 多参数状态方程

2.3 对应态原理及其应用

2.3.1对应态原理

2.3.2 三参数对应态原理

2.3.3 普遍化状态方程

2.4流体的蒸气压、蒸发焓和蒸发熵

2.4.1 蒸气压

2.4.2蒸发焓和蒸发熵

2.5 混合规则与混合物的p-V-T关系

2.5.1混合规则

2.5.2混合物的状态方程

2.6液体的pVT关系

2.6.1液体状态方程

2.6.2普遍化关联式

考核重点：Virial 方程；立方型状态方程

要求了解与掌握：

(1)纯流体p、V、T行为：纯物质p—V图、p—T图及图中点、线和区域意义；临界点意义、超临界区（流相区）特性。

(2)状态方程分类和价值：

①理想气体状态方程、气体通用常数R的意义和单位；

②Virial方程：压力多项式、体积多项式、截项Virial方程，Virial系数B，C意义；

③立方型状态方程：立方型状态方程中参数a，b意义；立方型状态方程迭代计算法；立方型状态方程三个根的意义。

(3)对比态原理和普遍化关系

①对比态原理。

②偏心因子ω定义、物理意义和计算；

③以偏心因子ω为第三参数计算压缩因子的方法：普遍化第二Virial系数法和普遍化压缩因子法。

(4)真实气体混合物与液体的p—V—T关系

①真实气体混合物p—V—T关系简便计算方法：虚拟临界参数法；

②常用混合规则意义，混合物的第二Virial系数与混合物立方型方程；

③液体的p-V-T关系。

第三章纯物质(流体)的热力学性质与计算

考核知识点

3.1 热力学性质间的关系

3.1.1 热力学基本方程

3.1.2 点函数间的数学关系

3.1.3 Maxwell关系式

3.1.4 Maxwell关系式的应用

3.2 单相系统的热力学性质

3.3 用剩余性质计算系统的热力学性质

3.4 用状态方程计算热力学性质

3.5 气体热力学性质的普遍化关系

3.5.1 普遍化Virial系数法

3.5.2 普遍化压缩因子法

3.6 纯组分的逸度与逸度系数

3.6.1 逸度和逸度系数的定义

3.6.2 纯气体逸度(系数)的计算

3.6.3 温度和压力对逸度的影响

3.6.4 纯液体的逸度

3.7 纯物质的饱和热力学性质计算

3.7.1 纯组分的气液平衡原理

3.7.2 饱和热力学性质计算

3.8 纯组分两相系统的热力学性质及热力学图表

3.8.1 纯组分两相系统热力学性质

3.8.2 热力学性质图表

3.8.3 热力学性质图表制作原理

考核重点：①热力学性质计算、剩余性质及其应用；②T—S图及水蒸气特性表意义和应用考核要求

(1)热力学性质间关系

①单相封闭系统的热力学基本方程；

②状态函数间的数学关系式；

③Maxwell关系式。

要求了解与掌握：

(1)d S方程、d H方程和d U方程。

(2)热力学性质计算

①剩余性质M R定义：H R、S R和G R基本计算式；

②由H R和S R计算焓H和熵S的方法；

③由普遍化第二Virial系数法和普遍化压缩因子法计算H R和S R以及H和S的方法。

(3)纯物质逸度和逸度系数

①纯物质逸度、逸度系数完整定义和物理意义；

②纯气体逸度计算方法；

③纯液体逸度计算方法。

(4)两相系统热力学性质及热力学图表

①单组分系统气液平衡两相混合物热力学性质计算方法；

②干度x的意义；

③T—S图意义及应用；常见化工过程物质状态变化在T—S图上的表示方法；用T—S 图数据计算过程热和功以及热力学性质的变化值；

④水蒸汽表中各栏目意义及关系，水蒸汽表使用方法。

第四章溶液热力学基础

考核知识点

4.1 可变组成系统的热力学关系

4.2 偏摩尔性质

4.3 Gibbs.Duhem方程

4.4 混合物组分的逸度和逸度系数