化工热力学总复习ppt课件
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化工热力学讲义精品PPT课件
他通过对自己构想的理想热机的分析得出结 论：热机必须在两个热源之间工作，理想热机的 效率只取决与两个热源的温度，工作在两个一定 热源之间的所有热机，其效率都超不过可逆热机 ，热机在理想状态下也不可能达到百分之百。这 就是卡诺定理。
Carnot (1796 - 1832)
卡诺的论文发表后，没有马上引起人 们的注意。过了十年，法国工程师Benôlt Paul Emile Clapeyron (1799 - 1864)把 卡诺循环以解析图的形式表示出来，并用 卡诺原理研究了汽-液平衡，导出了克拉 佩隆方程。
Gibbs (1839 - 1903)
➢1913年，能斯特提出热力学第三定律。 ➢1931年，福勒提出热力学第零定律反映了自然界的客观规律,以这些定律
为基础进行演绎、逻辑推理而得到的热力学关系与结论。
具有高度的普遍性、可靠性与实用性,可以应用于机械 工程、化学、化工等各个领域 , 由此形成了化学热力学、工 程热力学、化工热力学等重要的分支。
➢1798年，英国物理学家和政治家 Benjamin Thompson (1753-1814) 通过炮膛钻孔实验开始对功 转换为热进行定量研究。
➢1799年，英国化学家 Humphry Davy (1778-1829) 通过冰的摩擦实验研究功转换为热。
1824年，法国陆军工程师Nicholas Léonard Sadi Carnot发表了 “ 关于火的动力研究” 的论文 。
1 8 4 2 年，德国医生 Julius Robert Mayer (1814 - 1878) 主要受病人 血液颜色在热带和欧洲的差 异及海水温度与暴风雨的启 发，提出了热与机械运动之 间相互转化的思想。
Mayer (1814 - 1878)
1847年， 德国物理学家和生 物学家 Hermann Ludwig von Helmholtz (1821 - 1894) 发表了 “ 论力的守衡” 一文，全
Carnot (1796 - 1832)
卡诺的论文发表后，没有马上引起人 们的注意。过了十年，法国工程师Benôlt Paul Emile Clapeyron (1799 - 1864)把 卡诺循环以解析图的形式表示出来，并用 卡诺原理研究了汽-液平衡，导出了克拉 佩隆方程。
Gibbs (1839 - 1903)
➢1913年，能斯特提出热力学第三定律。 ➢1931年，福勒提出热力学第零定律反映了自然界的客观规律,以这些定律
为基础进行演绎、逻辑推理而得到的热力学关系与结论。
具有高度的普遍性、可靠性与实用性,可以应用于机械 工程、化学、化工等各个领域 , 由此形成了化学热力学、工 程热力学、化工热力学等重要的分支。
➢1798年，英国物理学家和政治家 Benjamin Thompson (1753-1814) 通过炮膛钻孔实验开始对功 转换为热进行定量研究。
➢1799年，英国化学家 Humphry Davy (1778-1829) 通过冰的摩擦实验研究功转换为热。
1824年，法国陆军工程师Nicholas Léonard Sadi Carnot发表了 “ 关于火的动力研究” 的论文 。
1 8 4 2 年，德国医生 Julius Robert Mayer (1814 - 1878) 主要受病人 血液颜色在热带和欧洲的差 异及海水温度与暴风雨的启 发，提出了热与机械运动之 间相互转化的思想。
Mayer (1814 - 1878)
1847年， 德国物理学家和生 物学家 Hermann Ludwig von Helmholtz (1821 - 1894) 发表了 “ 论力的守衡” 一文，全
化工热力学38页PPT文档
热力学第零定律为建立温度的概念提供了实验基础。根 据第零定律，处于同一热平衡状态的所有体系必定有一宏观 特性是彼此相同的，描述此宏观特性的参数称为温度。可见， 温度是描述体系特性的一个状态函数。
南阳理工学院 生化学院
化工热力学
热力学的分支
第一章 绪 论
⑴工程热力学:十九世纪蒸汽机的发明和相应的科学形成了工程热力学，工 程热力学主要研究功热转换，以及能量利用率的高低。 ⑵化学热力学：化学热力学是应用热力学原理研究有关化学的各类平衡问题， 这在物理化学中是一个很重要的组成部分。离开了热力学原理，许多化学现 象就无法深入探讨下去。化学热力学主要侧重于热力学函数的计算，主要是 H、S、U、F 和G 的计算。 ⑶化工热力学：研究在化学工程中的热力学问题，化工热力学具有化学热力 学和工程热力学的双重特点。它既要解决能量的利用问题，又要研究解决相 际之间质量传递与化学反应方向与限度等问题。
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化工热力学
第一章 绪 论
化工热力学与其他化学工程分支学科的关系
原料
反应
分离提纯
产品
从这一过程可以提出这样几个问题:
反应工程
分离工程
⑴制造原料的获得。 ⑵选择反应工艺条件,设计反应器。
⑶确定分离、提纯方法,设计分离设备。
化工动力学 催化剂工程
化工热力学
针对这几个问题，就要考虑解决它的 办法，原则上为这样的解决途径，我们可
南阳理工学院 生化学院
化工热力学
第一章 绪 论
未来发 展：
热力学作为科技发展和社会进步的基石从来没有动摇过， 并已逐渐深入到材料、生命、能源、信息、环境等前沿领 域。热力学所处理的对象不单单是一般的无机、有机分子， 还包含有链状大分子、蛋白质分子、双亲分子、电解质分 子和离子等，其状态也不局限于常见的汽(气)、液、固三态， 还涉及高温高压、临界和超临界、微孔中的吸附态、液晶 态、微多相态等，这一切都对化工热力学提出了新的要求， 并向着连续热力学，带反应的热力学，高压与临界现象， 界面现象，电解质溶液，膜过程，高分子系统，生物大分 子，不可逆过程热力学，分子热力学，分子模拟等复杂系 统发展。
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化工热力学
热力学的分支
第一章 绪 论
⑴工程热力学:十九世纪蒸汽机的发明和相应的科学形成了工程热力学，工 程热力学主要研究功热转换，以及能量利用率的高低。 ⑵化学热力学：化学热力学是应用热力学原理研究有关化学的各类平衡问题， 这在物理化学中是一个很重要的组成部分。离开了热力学原理，许多化学现 象就无法深入探讨下去。化学热力学主要侧重于热力学函数的计算，主要是 H、S、U、F 和G 的计算。 ⑶化工热力学：研究在化学工程中的热力学问题，化工热力学具有化学热力 学和工程热力学的双重特点。它既要解决能量的利用问题，又要研究解决相 际之间质量传递与化学反应方向与限度等问题。
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化工热力学
第一章 绪 论
化工热力学与其他化学工程分支学科的关系
原料
反应
分离提纯
产品
从这一过程可以提出这样几个问题:
反应工程
分离工程
⑴制造原料的获得。 ⑵选择反应工艺条件,设计反应器。
⑶确定分离、提纯方法,设计分离设备。
化工动力学 催化剂工程
化工热力学
针对这几个问题，就要考虑解决它的 办法，原则上为这样的解决途径，我们可
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化工热力学
第一章 绪 论
未来发 展：
热力学作为科技发展和社会进步的基石从来没有动摇过， 并已逐渐深入到材料、生命、能源、信息、环境等前沿领 域。热力学所处理的对象不单单是一般的无机、有机分子， 还包含有链状大分子、蛋白质分子、双亲分子、电解质分 子和离子等，其状态也不局限于常见的汽(气)、液、固三态， 还涉及高温高压、临界和超临界、微孔中的吸附态、液晶 态、微多相态等，这一切都对化工热力学提出了新的要求， 并向着连续热力学，带反应的热力学，高压与临界现象， 界面现象，电解质溶液，膜过程，高分子系统，生物大分 子，不可逆过程热力学，分子热力学，分子模拟等复杂系 统发展。
《化工热力学》课件
提高产品质量和产量
通过改进热力学过程，可以提高产品的质量和产量，提升企业竞争力。
03
02
01
历史回顾
化工热力学起源于工业革命时期，随着科技的发展和工业的进步，逐渐形成一门独立的学科。
发展趋势
随着环保意识的提高和能源需求的增加，化工热力学将更加注重节能减排、资源循环利用和可再生能源的开发利用。
未来展望
总结词：熵增加
详细描述：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，即系统总是向着更加混乱无序的状态发展。这个定律对于化工过程具有重要的指导意义，因为它揭示了能量转换和利用的限制，以及不可逆过程的本质。
绝对熵的概念
总结词
热力学第三定律涉及到绝对熵的概念，它指出在绝对零度时，完美晶体的熵为零。这个定律对于化工过程的影响在于，它提供了计算物质在绝对零度时的熵值的方法，这对于分析化学反应的方向和限度具有重要的意义。同时，它也揭示了熵的物理意义，即熵是系统无序度的量度。
总结词
化工过程的能量效率是衡量化工生产经济效益的重要指标，通过提高能量效率，可以降低生产成本并减少环境污染。
能量效率是评价化工过程经济性和环境影响的重要参数。它反映了化工过程中能量转化和利用的效率。提高能量效率意味着减少能源的浪费，降低生产成本，同时减少对环境的负面影响。为了提高能量效率，需要采用先进的工艺技术和设备，加强能源管理，优化操作条件。
《化工热力学》PPT课件
xx年xx月xx日
目 录
CATALOGUE
化工热力学概述热力学基本定律化工过程的能量分析化工过程的热力学分析化工热力学的应用实例
01
化工热力学概述
提高能源利用效率
通过优化化工过程的热力学参数，可以降低能耗，提高能源利用效率。
通过改进热力学过程，可以提高产品的质量和产量，提升企业竞争力。
03
02
01
历史回顾
化工热力学起源于工业革命时期，随着科技的发展和工业的进步，逐渐形成一门独立的学科。
发展趋势
随着环保意识的提高和能源需求的增加，化工热力学将更加注重节能减排、资源循环利用和可再生能源的开发利用。
未来展望
总结词：熵增加
详细描述：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，即系统总是向着更加混乱无序的状态发展。这个定律对于化工过程具有重要的指导意义，因为它揭示了能量转换和利用的限制，以及不可逆过程的本质。
绝对熵的概念
总结词
热力学第三定律涉及到绝对熵的概念，它指出在绝对零度时，完美晶体的熵为零。这个定律对于化工过程的影响在于，它提供了计算物质在绝对零度时的熵值的方法，这对于分析化学反应的方向和限度具有重要的意义。同时，它也揭示了熵的物理意义，即熵是系统无序度的量度。
总结词
化工过程的能量效率是衡量化工生产经济效益的重要指标，通过提高能量效率，可以降低生产成本并减少环境污染。
能量效率是评价化工过程经济性和环境影响的重要参数。它反映了化工过程中能量转化和利用的效率。提高能量效率意味着减少能源的浪费，降低生产成本，同时减少对环境的负面影响。为了提高能量效率，需要采用先进的工艺技术和设备，加强能源管理，优化操作条件。
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xx年xx月xx日
目 录
CATALOGUE
化工热力学概述热力学基本定律化工过程的能量分析化工过程的热力学分析化工热力学的应用实例
01
化工热力学概述
提高能源利用效率
通过优化化工过程的热力学参数，可以降低能耗，提高能源利用效率。
化工热力学经典PPT课件
j
1 2
K j 1
K k 1
z jk 2kT
jk
12 高分子系统的分子热力学
多元系旋节线
A11
Dsp
A21
AK 1,1
A1,K 1
A2,K 1
0
AK 1,K 1
多元系临界点
Dsp 0
D1 A21 Dcri
AK 1,1
DK 1
A2,K 1
0
AK 1,K 1
Aij
2 A~V
● 再填充N1个组分1分子
只要将上式作一变换即可，即：
N2 N1 r2 r1 Nr N1r1
N1r1 0
所有N1个组分1分子的填充方式数为
1
z N1 (z 1) N1 (r1 2) N1N1r1 r1N1r1 NrN1 (r1 1) N1!e N1r1
12 高分子系统的分子热力学
混合物总的填充方式数为
12 高分子系统的分子热力学
胞腔模型
键长1，键角90和180 邻座数6
高分子溶液由立方格子堆 积而成，高分子由r个链节组 成，每个格子可以被高分子的 一个链节或一个溶剂分子占
据，但每个格子并非被高分子 链节或溶剂分子填满，而是留 有一定的空隙。格子的大小是 可以变化的，系统压力愈高， 格子愈小，填充后留下的空隙 也愈小。为可压缩液体，在此 基础上建立的模型能反映压力 变化对系统热力学性质的影响。 可以得到状态方程。
i
12 高分子系统的分子热力学
为简单起见，采用完全随机分布的近似处理：
N11 N1r1z1 / 2 N22 N2r2z2 / 2 N12 N1r1z2 N2r2z1
代入式(1)得
U z N1r1z111 / 2 N2r2z222 / 2 N1r1z212
2024版化工热力学精ppt课件
REPORTING
化学反应热效应计算方法
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的应用，用于计算反 应热效应。
生成焓与反应焓
通过生成焓计算反应焓，进而求得反应热效应。
键能法
利用化学键能数据估算反应热效应。
化学反应方向判据及应用
根据熵变判断反应自发进 行的方向。
利用平衡常数判断反应进 行的方向和程度。
焓、熵和吉布斯自由能概念及应用
焓（H）
系统的热函数，表示系统总能量的变化。
熵（S）
表示系统的无序程度，用于描述不可逆过程 的自发性。
吉布斯自由能（G）
描述系统在特定条件下的最大有用功，用于 判断反应的方向和限度。
应用
用于分析化工过程中的热力学性质、相平衡、 化学反应平衡等问题。
化工过程能量优化方法
热力学第二定律 不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用 的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
状态方程与状态参数
状态方程
描述系统或它的性质和本质的一系列 数学形式。将系统的物理性质用数学 形式表达出来，即建立该系统各状态 参数间的函数关系。
膜分离过程热力学原 理
利用膜的选择性透过性，实现混合物中 各组分的分离。膜分离过程涉及溶解平 衡、传质等热力学基本原理。
03
吸附过程热力学原理
利用吸附剂对混合物中各组分的选择性 吸附，实现组分的分离。吸附过程涉及 相平衡、传质等热力学基本原理。
THANK平衡和固固平衡简介
固液平衡
固体与液体之间的平衡状态，涉及溶解度、 溶度积等概念。在化工过程中，固液平衡 对于结晶、溶解等操作具有重要意义。
VS
化学反应热效应计算方法
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的应用，用于计算反 应热效应。
生成焓与反应焓
通过生成焓计算反应焓，进而求得反应热效应。
键能法
利用化学键能数据估算反应热效应。
化学反应方向判据及应用
根据熵变判断反应自发进 行的方向。
利用平衡常数判断反应进 行的方向和程度。
焓、熵和吉布斯自由能概念及应用
焓（H）
系统的热函数，表示系统总能量的变化。
熵（S）
表示系统的无序程度，用于描述不可逆过程 的自发性。
吉布斯自由能（G）
描述系统在特定条件下的最大有用功，用于 判断反应的方向和限度。
应用
用于分析化工过程中的热力学性质、相平衡、 化学反应平衡等问题。
化工过程能量优化方法
热力学第二定律 不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用 的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
状态方程与状态参数
状态方程
描述系统或它的性质和本质的一系列 数学形式。将系统的物理性质用数学 形式表达出来，即建立该系统各状态 参数间的函数关系。
膜分离过程热力学原 理
利用膜的选择性透过性，实现混合物中 各组分的分离。膜分离过程涉及溶解平 衡、传质等热力学基本原理。
03
吸附过程热力学原理
利用吸附剂对混合物中各组分的选择性 吸附，实现组分的分离。吸附过程涉及 相平衡、传质等热力学基本原理。
THANK平衡和固固平衡简介
固液平衡
固体与液体之间的平衡状态，涉及溶解度、 溶度积等概念。在化工过程中，固液平衡 对于结晶、溶解等操作具有重要意义。
VS
化工热力学PPT48页
41
第7章 压缩、膨胀、动力循环与制冷循环
（1）
（2）
42
（3）
43Leabharlann （4）44（5） （6）
45
（7）
热泵
P306
46
（8）
47
计算题 • P50 习题2-13 • P102 例4-5 • P154 习题4-20、4-24、4-27 • P219 习题5-11 • P222 习题5-42、5-43 • P297 例7-5
19
（2） （3） （4）
20
（5）
21
习题 P154
22
（6） 逸度可认为是： 校正压力
23
（7）
24
（8）
25
（9）
26
（10）
27
（11）
1. 理想溶液的超额性质等于多少？ 要求会根据纯物质摩尔性质和偏摩尔性质 2. 要求会计算超额性质！！！ 计算超额性质。 （12）
28
（13）
化工热力学
期末复习
1
考试注意事项
• 一定要带计算器！！！ • 不能作弊！！！
2
第1章 绪论
（1）
关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ C ） A.可以判断新工艺、新方法的可行性。 B.优化工艺过程。 C.预测反应的速率。 D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实 验数据推算大量有用数据。
•
坚持质量第一原则，确保体系有效运 行。下 午3时16 分44秒 下午3 时16分1 5:16:44 20.10.1 5
•
造高楼，打基础，保安全，抓班组。2 0.10.15 20.10.1 515:16 15:16:4 415:16: 44Oct-2 0
第7章 压缩、膨胀、动力循环与制冷循环
（1）
（2）
42
（3）
43Leabharlann （4）44（5） （6）
45
（7）
热泵
P306
46
（8）
47
计算题 • P50 习题2-13 • P102 例4-5 • P154 习题4-20、4-24、4-27 • P219 习题5-11 • P222 习题5-42、5-43 • P297 例7-5
19
（2） （3） （4）
20
（5）
21
习题 P154
22
（6） 逸度可认为是： 校正压力
23
（7）
24
（8）
25
（9）
26
（10）
27
（11）
1. 理想溶液的超额性质等于多少？ 要求会根据纯物质摩尔性质和偏摩尔性质 2. 要求会计算超额性质！！！ 计算超额性质。 （12）
28
（13）
化工热力学
期末复习
1
考试注意事项
• 一定要带计算器！！！ • 不能作弊！！！
2
第1章 绪论
（1）
关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ C ） A.可以判断新工艺、新方法的可行性。 B.优化工艺过程。 C.预测反应的速率。 D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实 验数据推算大量有用数据。
•
坚持质量第一原则，确保体系有效运 行。下 午3时16 分44秒 下午3 时16分1 5:16:44 20.10.1 5
•
造高楼，打基础，保安全，抓班组。2 0.10.15 20.10.1 515:16 15:16:4 415:16: 44Oct-2 0
《高等化工热力学》课件
《高等化工热力学》ppt课件
目录
• 绪论 • 热力学基础 • 化学平衡 • 相平衡 • 热力学在化工过程中的应用 • 结论与展望
01
绪论
热力学的定义与重要性
总结词：基本概念
详细描述：热力学是一门研究热现象的物理学分支，主要关注能量转换和传递过程中的基本规律和性 质。在化工领域，热力学是核心理论基础之一，对于化工过程的优化、设计和改进具有重要意义。
反应过程的优化提供理论支持。
加强与环境、能源等领域的交叉研究，探索化工过程 的绿色化、低碳化、资源化发展路径，为可持续发展
提供科技支撑。
针对复杂化学反应体系的热力学性质和传递特 性进行研究，发展适用于复杂体系的热力学模 型和计算方法。
结合人工智能、大数据等先进技术，发展智能化 的热力学分析和优化工具，提高化工过程的效率 和效益。
谢谢观看
化工过程的节能与减排
节能技术
利用热力学原理，开发和应用节能技术，降低能耗和减少温室气体排放。
减排措施
通过改进工艺和采用环保技术，减少化工过程对环境的污染和排放。
06
结论与展望
高等化工热力学的重要性和应用价值
高等化工热力学是化工学科中的重要分支，它涉及到化学反应、传递过程和热力学的基本原理，是实 现高效、低耗、安全、环保的化工生产的关键。
03
化学平衡
化学平衡的基本概念
化学平衡的定义
在一定条件下，可逆反应的正逆 反应速率相等，反应体系中各物 质的浓度不再发生变化的状态。
平衡常数
在一定温度下，可逆反应达到平衡 时各生成物浓度的系数次幂的乘积 与各反应物浓度的系数次幂的乘积 之比。
平衡态的描述
平衡态是系统内部各组分浓度和能 量达到相对稳定的状态，可以用状 态方程和热力学函数来描述。
目录
• 绪论 • 热力学基础 • 化学平衡 • 相平衡 • 热力学在化工过程中的应用 • 结论与展望
01
绪论
热力学的定义与重要性
总结词：基本概念
详细描述：热力学是一门研究热现象的物理学分支，主要关注能量转换和传递过程中的基本规律和性 质。在化工领域，热力学是核心理论基础之一，对于化工过程的优化、设计和改进具有重要意义。
反应过程的优化提供理论支持。
加强与环境、能源等领域的交叉研究，探索化工过程 的绿色化、低碳化、资源化发展路径，为可持续发展
提供科技支撑。
针对复杂化学反应体系的热力学性质和传递特 性进行研究，发展适用于复杂体系的热力学模 型和计算方法。
结合人工智能、大数据等先进技术，发展智能化 的热力学分析和优化工具，提高化工过程的效率 和效益。
谢谢观看
化工过程的节能与减排
节能技术
利用热力学原理，开发和应用节能技术，降低能耗和减少温室气体排放。
减排措施
通过改进工艺和采用环保技术，减少化工过程对环境的污染和排放。
06
结论与展望
高等化工热力学的重要性和应用价值
高等化工热力学是化工学科中的重要分支，它涉及到化学反应、传递过程和热力学的基本原理，是实 现高效、低耗、安全、环保的化工生产的关键。
03
化学平衡
化学平衡的基本概念
化学平衡的定义
在一定条件下，可逆反应的正逆 反应速率相等，反应体系中各物 质的浓度不再发生变化的状态。
平衡常数
在一定温度下，可逆反应达到平衡 时各生成物浓度的系数次幂的乘积 与各反应物浓度的系数次幂的乘积 之比。
平衡态的描述
平衡态是系统内部各组分浓度和能 量达到相对稳定的状态，可以用状 态方程和热力学函数来描述。
化工热力学培训课件(ppt 35页)
log P2s 7.9392 1650.4 /(t 226.27) V2 22.888 3.642 102 T 0.685 104 T 2
P i (mmHg )
Vi (cm / mol )
3
t (C)
T (K )
解：由于低压气相理想气体，液相为非理想溶液，
汽液平衡关系为
T 38.45 42.00 46.00 50.00 54.00 58.00 62.33
x 1.00 0.7863 0.5810 0.405 0.254 0.127 0.000
y 1.00 0.9014 0.7728 0.623 0.450 0.249 0.000
65 60 55 50 45
P=53.3kPa
P kPa
s
p1 x1 p2 x2
s s s s
50 40 30 20 10 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
p1 x1 p2 (1 x1 ) ( p1 p2 ) x1 p2
s S
x(y)
(2) 求P=53.3 KPa时的T-x-y数据
（若指定x，则因为T未知，而T与Pis的关系为非线形 关系，求温度时要试差）
γ
汽-液平衡计算回顾：
根据独立变量的指定方案不同可以将汽-液平衡计算分 成以下两大类，即泡、露点计算和平衡闪蒸计算。
泡、露点计算的特点是已知温度、压力、汽相组成、 液相组成四者中的两个，去求另两个。
泡点压力计算： 指定液相组成x和温度T，求汽相组成y和压力P；
泡点温度计算： 指定液相组成x和压力P，求汽相组成y和温度T；
i
变化？
再次计算ΦiV,Ki 和
K x
7.3.3.2 活度系数法计算泡、露点
P i (mmHg )
Vi (cm / mol )
3
t (C)
T (K )
解：由于低压气相理想气体，液相为非理想溶液，
汽液平衡关系为
T 38.45 42.00 46.00 50.00 54.00 58.00 62.33
x 1.00 0.7863 0.5810 0.405 0.254 0.127 0.000
y 1.00 0.9014 0.7728 0.623 0.450 0.249 0.000
65 60 55 50 45
P=53.3kPa
P kPa
s
p1 x1 p2 x2
s s s s
50 40 30 20 10 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
p1 x1 p2 (1 x1 ) ( p1 p2 ) x1 p2
s S
x(y)
(2) 求P=53.3 KPa时的T-x-y数据
（若指定x，则因为T未知，而T与Pis的关系为非线形 关系，求温度时要试差）
γ
汽-液平衡计算回顾：
根据独立变量的指定方案不同可以将汽-液平衡计算分 成以下两大类，即泡、露点计算和平衡闪蒸计算。
泡、露点计算的特点是已知温度、压力、汽相组成、 液相组成四者中的两个，去求另两个。
泡点压力计算： 指定液相组成x和温度T，求汽相组成y和压力P；
泡点温度计算： 指定液相组成x和压力P，求汽相组成y和温度T；
i
变化？
再次计算ΦiV,Ki 和
K x
7.3.3.2 活度系数法计算泡、露点
《化工热力学》PPT课件
化工热力学
Chemical Engineering thermodynamic s
第四章 流体混合物的热力学性质
本章的学习目的: 通过本章的学习,掌握敞开体系
均相混合物的基本热力学关系及计算
枣庄学院 化学化工系
第四章 流体混合物的热力学性质
本章的知识点与重点
1、掌握变组成体系热力学性质间的关系 2、理解化学位、偏摩尔量、混合物的逸度及逸度系数
• 溶液的摩尔性质
M，如 U、H、S、G、V
• 偏摩尔性质 M i
• 纯组分的摩尔性质
，如 Ui、Hi、Si、Gi、Vi
Mi，如 Ui、Hi、Si、Gi、Vi
4.2 化学位和偏摩尔性质
（3）偏摩尔性质的计算 ⅰ解析法（截距法）
将
Mi
nM ni
T ,P ,n j
展开
Mi
M
n ni
T ,P,n
M ni
T
,P,n
M xk
T ,P,x
xk ni
n
j
j
j
(4-14)
4.2 化学位和偏摩尔性质
xk
nk n
x k n i
n j
n
n k n i
=0
nj
n
k
n n i
n2
=1 n j
xk ni
n
nk xk
n2
n
j
逐次代入 代入4-14 代入4-13
4.2 化学位和偏摩尔性质
M i
M
k i
xk
M xk
T ,P ,x ji ,k
二元体系
dM M1 M x2 dx2 或
M1
M
x2
Chemical Engineering thermodynamic s
第四章 流体混合物的热力学性质
本章的学习目的: 通过本章的学习,掌握敞开体系
均相混合物的基本热力学关系及计算
枣庄学院 化学化工系
第四章 流体混合物的热力学性质
本章的知识点与重点
1、掌握变组成体系热力学性质间的关系 2、理解化学位、偏摩尔量、混合物的逸度及逸度系数
• 溶液的摩尔性质
M，如 U、H、S、G、V
• 偏摩尔性质 M i
• 纯组分的摩尔性质
，如 Ui、Hi、Si、Gi、Vi
Mi，如 Ui、Hi、Si、Gi、Vi
4.2 化学位和偏摩尔性质
（3）偏摩尔性质的计算 ⅰ解析法（截距法）
将
Mi
nM ni
T ,P ,n j
展开
Mi
M
n ni
T ,P,n
M ni
T
,P,n
M xk
T ,P,x
xk ni
n
j
j
j
(4-14)
4.2 化学位和偏摩尔性质
xk
nk n
x k n i
n j
n
n k n i
=0
nj
n
k
n n i
n2
=1 n j
xk ni
n
nk xk
n2
n
j
逐次代入 代入4-14 代入4-13
4.2 化学位和偏摩尔性质
M i
M
k i
xk
M xk
T ,P ,x ji ,k
二元体系
dM M1 M x2 dx2 或
M1
M
x2
绪论化工热力学-PPT
活了全世界 10、生物医学工程
4
化工热力学和其她化学工程分支学科间得关系
全流程的 最佳化设 计和控制
吸收 系统 模拟
反应 系统 模拟
精馏 系统 模拟
吸收 塔计 算
反应 器计 算
换热 器计 算
精馏 塔计 算
反应 速度 计算
传质 计算
传热 计算
流体 力学 计算
相平 衡计 算
反应 平衡 计算
物料 平衡 计算
3)注意单位换算 能量:J,Cal,cm3、atm,cm3、bar 压力:kg/m2(工程压力),atm,mmHg,bar, Pa,MPa 温度:K,℃ ,oF,
4)循序渐进
29
四、为何学和如何学好化工热力学
3、教材与习题:
❖ 教材:董新法编,化工热力学,化学工业出版社,2008 ❖ 习题: 陈钟秀,顾飞燕编,化工热力学例题与习题,化学工业出版
15
经典热力学
❖ 无论就是工程热力学还就是化学热力学还 就是化工热力学,她们均就是经典热力学,遵 循经典热力学得三大定律(热力学第一、第 二、第三定律),不同之处就是由于热力学 应用得具体对象不同,决定了各种热力学解 决问题得方法有各自得特点。
16
一、 化工热力学得定义和用途
2、化工热力学得用途
2
化学工程能做什么？
❖ 早期化学工程得主要目标就就是使化学家实验室做出来得化 学反应商品化！
❖ 化学工程就是以化学、物理、生物、数学得基本原理作为基 础,研究化学工业和相关工业中得物质转化、物质形态和物质 组成得一门工程科学
10项顶尖成果 (1983年, AIChE )
1、合成橡胶:1983年,220亿磅/年。二战期间,及时解救了天然 橡胶匮乏得困境
4
化工热力学和其她化学工程分支学科间得关系
全流程的 最佳化设 计和控制
吸收 系统 模拟
反应 系统 模拟
精馏 系统 模拟
吸收 塔计 算
反应 器计 算
换热 器计 算
精馏 塔计 算
反应 速度 计算
传质 计算
传热 计算
流体 力学 计算
相平 衡计 算
反应 平衡 计算
物料 平衡 计算
3)注意单位换算 能量:J,Cal,cm3、atm,cm3、bar 压力:kg/m2(工程压力),atm,mmHg,bar, Pa,MPa 温度:K,℃ ,oF,
4)循序渐进
29
四、为何学和如何学好化工热力学
3、教材与习题:
❖ 教材:董新法编,化工热力学,化学工业出版社,2008 ❖ 习题: 陈钟秀,顾飞燕编,化工热力学例题与习题,化学工业出版
15
经典热力学
❖ 无论就是工程热力学还就是化学热力学还 就是化工热力学,她们均就是经典热力学,遵 循经典热力学得三大定律(热力学第一、第 二、第三定律),不同之处就是由于热力学 应用得具体对象不同,决定了各种热力学解 决问题得方法有各自得特点。
16
一、 化工热力学得定义和用途
2、化工热力学得用途
2
化学工程能做什么？
❖ 早期化学工程得主要目标就就是使化学家实验室做出来得化 学反应商品化！
❖ 化学工程就是以化学、物理、生物、数学得基本原理作为基 础,研究化学工业和相关工业中得物质转化、物质形态和物质 组成得一门工程科学
10项顶尖成果 (1983年, AIChE )
1、合成橡胶:1983年,220亿磅/年。二战期间,及时解救了天然 橡胶匮乏得困境
化工热力学ppt
容积，中间的根无物理意义。
• 立方型状态方程的求根方法： （1）三次方程求根公式； （2）迭代法。
• 简单迭代法求立方型状态方程的根 ( 以RK方程为例说明，其它立方型 状态方程求解根方法类似。）
（ 1 ）蒸汽的摩尔体积
RT a P 1/ 2 V b T V V b
方程两边乘以
一、
理想气体方程
PV RT PV Z 1 RT
• P为气体压力；V为摩尔体积； • T为绝对温度；R为通用气体常数。
• 理想气体方程的应用
1 2 3 在较低压力和较高温度下可用理想气体方 程进行计算。 为真实气体状态方程计算提供初始值。 判断真实气体状态方程的极限情况的正 确程度，当 P 0 V或者 时，任何的状态方程都还原为理想气体方 程。
• 微观上， Virial 系数反映了分子间的 相互作用 ，如第二 Virial 系数( B 或 B´ )反映了两分子间的相互作用，第三 Virial 系数( C 或 C´ )反映了三分子间 的相互作用等等。 • 宏观上， Virial 系数仅是温度的函数。 • 舍项Virial 方程 BP • P < 1.5 Mpa Z 1 RT B C Z 1 2 • P < 5.0 MPa V V
组成（通常是摩尔分数）。
• 状态方程应满足的条件： 1.p→0时，方程满足pv=RT； P 2. V 0 T ,c
3.
2P V 2 0 T ,c
状态方程的应用
1. 用一个状态方程即可精确地代表相 当广泛范围内的P、V、T实验数据， 借此可精确地计算所需的P、V、T数 据。 2 . 用状态方程可计算不能直接从实验 测定的其它热力学性质。 3 . 用状态方程可进行相平衡和化学反应 平衡计算。
• 立方型状态方程的求根方法： （1）三次方程求根公式； （2）迭代法。
• 简单迭代法求立方型状态方程的根 ( 以RK方程为例说明，其它立方型 状态方程求解根方法类似。）
（ 1 ）蒸汽的摩尔体积
RT a P 1/ 2 V b T V V b
方程两边乘以
一、
理想气体方程
PV RT PV Z 1 RT
• P为气体压力；V为摩尔体积； • T为绝对温度；R为通用气体常数。
• 理想气体方程的应用
1 2 3 在较低压力和较高温度下可用理想气体方 程进行计算。 为真实气体状态方程计算提供初始值。 判断真实气体状态方程的极限情况的正 确程度，当 P 0 V或者 时，任何的状态方程都还原为理想气体方 程。
• 微观上， Virial 系数反映了分子间的 相互作用 ，如第二 Virial 系数( B 或 B´ )反映了两分子间的相互作用，第三 Virial 系数( C 或 C´ )反映了三分子间 的相互作用等等。 • 宏观上， Virial 系数仅是温度的函数。 • 舍项Virial 方程 BP • P < 1.5 Mpa Z 1 RT B C Z 1 2 • P < 5.0 MPa V V
组成（通常是摩尔分数）。
• 状态方程应满足的条件： 1.p→0时，方程满足pv=RT； P 2. V 0 T ,c
3.
2P V 2 0 T ,c
状态方程的应用
1. 用一个状态方程即可精确地代表相 当广泛范围内的P、V、T实验数据， 借此可精确地计算所需的P、V、T数 据。 2 . 用状态方程可计算不能直接从实验 测定的其它热力学性质。 3 . 用状态方程可进行相平衡和化学反应 平衡计算。
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b、用于蒸汽压缩制冷上，系数为制冷系数： Q L
WS
c、用于吸收式制冷循环，系数为热力系数： Q L QH
➢ 剩余性质
MRMM*
1.两参数法
R HR Tc Tr2
Pr 0
TZr
Pr
dPr Pr
HR
RT2
PZ
dP
0 TP P
SR RTr 0P r T ZrP r dP rrP 0P r
Z1drP P r
HR HR 0 HR
2.三参数法 RTc RTc
RTc
SRRT P Z d PRPZ1dP
.
热力循环—热力学第二定律及其应用
➢ 热力学第二定律的三种表述
➢ 封闭体系的熵平衡式 dSsysQ TR dSg
熵流
dSf
QR
T
➢敞开体系稳流过程的熵平衡式
S g m js j m is i S f
j
out i
in
➢孤立体系的熵平衡式
S t ( S sy s S . su ) r S g 0
绪论
热力学的分类及研究方法 三种体系的特征 状态函数、过程函数的特征
.
流体热力学性质
1.纯流体PVT关系
（1）图表示：PVT图、PT图、PV图
（2）状态方程 (EOS)
理想气体方程 立方型状态方程
范德华方程 P RT a Vb V2
R—K方程 PVRTbT12VaVb
SRK 方程 PVRb TVaVTb
❖ 热力学图表 T-S 图（重点掌握） 焓熵图（h—s 图） 压焓图（p—h）
水蒸气性质表
.
T
P3
H1
H2
H3 P
C
P2
P1
A T—S 图
x 干度线
B
S
.
临界点
等压线 等温线
h
体饱 和 液
s
h—s 图
.
p
等温线 液相
临界点
液—汽 两相区
h
p—h图
.
等熵线 蒸汽
蒸汽动力循环
1.卡诺循环(可逆热机）：T-S图表示
2.不可逆过程的损耗功
WL WidWS
W L T 0 S s y s S s u r T 0 S g T 0 S t
W i混 d 合 W L T 0R yiln yi
i
混合过程
.
WL TT0VP1P2
流动过程
WL Wid高Wid低
WL THTm T 0Lm(THmTLm)Q
3、
重点： 方程的Байду номын сангаас用范围 各参数的物理意义。
PR 方程 P V R b T V V b a b V b
多常数状态方程
维里方程 ZP RV T1V BV C 2 BWR 方程
Martin-Hou（M-H)方程
.
(3)普遍化状态方程
1）普遍化R-K方程，SRK方程
2）普遍化压缩因子法
1.两参数法 ZfP r、 T r
提高 的措施：
qL T
WS
3
2 2
（1）、降低冷凝温度 （2）、提高蒸发温度
（3）、过冷
➢吸收式制冷循环
QL .Q
4
1
S
热泵
热泵是一种节能装置，工作原理、目的与制冷机的比较。
w QH WS
制热系数与哪些因素有关？
.
化工过程热力学分析
1.理想功（ W id ） W idHT0S
Wid G0
2.真实气体混合物PVT关系
※ kay 规则（虚拟临界参数法）
Mm yiMi
i
※ Amagat（阿玛格）定律和普遍化压缩因子图联用
Zm yiZi
i
※ 真实气体混合物的状态方程式与混合规则联用
注：各方程中的参数遵循各自的混合规则。
.
3.液体的容积性质
➢ Rackett(雷克特)方程——计算饱和液体的摩尔体积
0TPP 0
P
SR SR 0 SR
RR
R
3.普遍化第二维里系数关系式
H RRT P r B0Trd dr0B T BTrd dB rT
SR R
PrddBTr0 ddBTr
.
热力学第一定律及其应用
❖ 开系稳流过程的能量平衡式(开系稳流过程热力学第一定律)
m hmzg1 2m u2QW s hgz1 2u2qws
（
E
）与
X
（ AN）
传热过程
E X E X K E X P E X PE h XC
E X P ( h H 0 H ) T 0 (S 0 S )
E X C H H 0 T S S 0 建立环境模型
EXQ
Q1T0 T
ANQ
. Q T0 T
4.两种效率
（1）、第一定律效率
a.热效率：
T
WS Q
1.等温压缩
WS(R)
Q
nRT1 ln
P2 P1
2.绝热过程
K1
WS(R) KK1nR1TPP12 K
1
3.多变过程：
m1
WS(R)
mm1P1V1PP12 m
1
4.多级多变压缩 .
❖ 在1<m<K的条件下，当压缩比一定时： 等温压缩功最小，终温最低； 绝热压缩功最大，终温最高； 多变压缩功和终温介于两者之间。
2.朗肯循环：T-S图表示，各过程代表的意义。 ❖ 朗肯循环改进的措施：
提高蒸汽的过热温度 提高蒸汽的压力 采用再热循环 采用回热循环 采用热电循环
3.热效率
T
WS Q
.
T
1 1/ 4
2 3 3/
S T—S 图上的朗肯循环
.
制冷
➢ 逆卡诺制冷循环： T-S图表示，制冷系数与哪些因素有关？ ➢ 蒸汽压缩制冷循环： T-S图表示，各过程代表的意义。
V VZ SL
1Tr0.2 8 5 7
cc
➢ Lyderson（莱德逊）普遍化关系
r
c
fP r、 Tr
.
4.纯流体的热力学性质
❖ 热力学基本关系式：适用的体系
❖ 麦克斯韦尔关系式
❖ 焓和熵的计算式
dHCpdTVTV TPdp
dSCPdTV dP T TP
.
dH* CP*dT
dS* CP*
dTRdp TP
简化形式：
HQWS 或 hqws
HQ,hq
HWS 或 hws
h0,h1h . 2 节流
❖ 轴功
1、可逆轴功W S R 的计算：
ws(R) vP WS(R) VP
2、实际轴功的计算：
产功设备（透平）：WS实WS(R)
m
WS WS ( R )
1
耗功设备：
WS实WS(R)
.
m
WS(R) WS
1
3.气体压缩过程
两参数对应状态原理：
所有气体在相同的
Pr
和
T
时，必定具有相近的Z
r
值。
2.三参数法 ZZ0Z
偏心因子根据蒸汽压定义的 1 . 0 lo P r s g T r 0 . 7
三参数对应状态原理：ω相同的流体，若Tr,Pr相同，则Z相同。
3.普遍化第二维里系数关系式
Z 1 0 ..08 0 T .3 4 r1 .62 T P r r2 0 .13 0 T .9 1 r4 .27 T P r r2