化工热力学 01第一章

一种无重量的流体。即热是一种物质。
另一种观点：“热动说”认为热是由物体粒子内部的 运动激发起来的一种能量。
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1绪 论
1798-1843 年：汤普森、戴维、焦耳等人实验证明了热不
是一种物质，而是物质的一种运动形态，即肯定了“热动
说”。 1824年：卡诺提出了理想热机的设想，标志了热力学这门 学科的萌芽。
化工热力学最重要的基础知识是物理化学中的热力学部分。
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前 言
本课程学习目的：
了解化工热力学的基本内容；
掌握化工产品设计、化工过程研究开发以及过 程能量合理利用等的基础理论知识； 提高利用化工热力学的观点、方法来分析、解 决化工生产、工程设计以及科学研究中有关实际 问题的能力。
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前 言
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1绪 论
1.1.3 化工热力学在化学工程中的应用
在科学研究与生产实践中，热力学是必不可少的工具：
指导与解决能量的合理利用 物质的有效分离与提纯 制备具有一定性能的材料 控制物质变化的方向性和限度
如何提高产率等
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1绪 论
化工热力学在化学工程中的主要应用领域： 测量、关联与推算不同条件下物质的平衡性质； 对过程中能量的转化、传递、使用进行质和量的分析； 相平衡关系的描述和计算；
选用教材
陈钟秀,顾飞燕,胡望明编.化工热力学(第三版).北京: 化学工业出版社,2001.6
参考书
张联科编.化工热力学，化学工业出版社 朱自强编.化工热力学，化学工业出版社 陈钟秀等.化工热力学学例题与习题，化学工业出版社。
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前 言
几点建议：
课堂上按照老师的思路听懂内容，课后阅读教材和参考书。
热力学第一定律：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机
19世纪初：焦耳等十几位科学家在不同地点，通过不同途 径，各自独立地提出了热力学第一定律。
Q=△U+W
械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
1850 年：克劳修斯指出：不消耗一些力或引起其它变化， 而将热从低温传给高温是不可能的。
对于公式，重点应放在公式或结论的使用条件（这些条件往往是
在推导过程中引进去的）和物理意义。不要只注意繁杂的推证过
程，而应注意在推导过程中作了那些假设和简化，学习处理问题 的方法。
认真做习题。通过解题加深对课程内容的理解，同时提高动手计
算能力。 学完一章后，进行总结。
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前 言
章节安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第十章 绪论 流体p-V-T的关系 纯流体的热力学性质 流体混合物的热力学性质 化工过程的能量分析（本课程的重点） 蒸汽动力循环与制冷循环 相平衡 化学反应平衡
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前 言
考核方式：
闭卷考试： 考试成绩：70% 平时成绩：30%
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1绪 论
1.1 热力学发展简史及其研究对象和在 化学工程中的应用
热力学定义：
热力学是研究能量、能量转换以及与能量转换有关的物性 间相互关系的科学。它能预测物质状态变化的趋势，并能 研究伴有热效应体系的平衡。
热力学(thermodynamics) ： 热(thermo) 和动力(dynamics)的复 合词，即由热产生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。
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1绪 论
1851 年：开尔文指出：不可能从单一热源取出热使 热力学第三定律：一般当封闭系统达到稳定平衡时，熵应该为最大值，
在任何自发过程中，熵总是增加，在绝热可逆过程中，熵增等于零。 之完全变为功，而不发生其它的变化。 在绝对零度，任何完美晶体的熵为零.
1854 年：克劳修斯正式命名其为“热力学第二定律”
从十八世纪末到十九世纪初开始，随着蒸汽机在生产中的广 泛使用，如何充分利用热能来推动机器作功成为重要的研究 课题！
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1绪 论
1.1.1 发展简史
热力学是在研究 热现象 的应用中产生的；热现象是 人类最早接触到的自然现象之一。
远古时代：钻木取火
（机械能→内能→温度升高→着火点→燃烧） 人类对热的认识→一门科学是近300余年的事。
1913 年：能斯特提出关于绝对零度的定律，并称之为“热 力学第三定律”。
1931 年：否勒提出了关于温度定义的定律，并称之为“热
力学第零定律”。
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，处于热平衡的所有物 14 体具有相同的温度。
1绪 论
温度的定义：根据热力学第零定律，处于同一热平衡状态
化工热力学
张 旭 xzhang@hfut.edu.cn
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
前 言
化工热力学既要解决 化学问题 ，又要解决 工程问题 。它是讲
授将热力学原理应用于化学工程技术领域知识和应用能力的
一门课程。
化工热力学的 基础课程 是物理学、无机化学、物理化学、化
工原理等。 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，与化学反应工程、分离工程关系密 切。
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前 言
物理学中介绍了热力学第一、第二定律的物理基础。
物理化学中系统地介绍了各个热力学函数及它们的定量计算。
化工热力学进一步将这些基本原理在化学工程领域内进行具
体应用。
例如：对于熵，化工热力学着重研究如何应用熵增原理分析 化工过程，以探求提高实际过程效率的途径。
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前 言
物理化学 研究的体系 研究的过程 研究的物质 研究的反应 封闭体系 可逆过程 理想物质 单一反应 化工热力学 稳流体系 不可逆过程 真实物质 复杂反应
的所有体系必定有一个宏观特性是彼此相同的，描述此宏
观特性的参数称为温度。
1931年后：热力学定律的应用…
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1绪 论
1.1.2 研究对象
热力学的规律具有普遍性，在许多领域内得到广
泛的应用，并逐步形成了三个主要分支：
化学热力学 热力学 工程热力学 化工热力学
主要讨论热化学、相平衡和化学平衡理论。 主要研究热能与机械能之间转换规律以及在 工程中的应用。 主要讨论热力学第一、第二定律在化工过程 中的应用，以及相关基础数据的确定方法。
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1绪 论
16世纪以前：对热运动的认识处于朦胧状态。 1593年：伽利略制出第一支温度计，使热学研究从定性向定
量迈进。但以为温度计测得的是热量。 对于热的本质的认识却经过了近两个世纪的探索。
1784年：伽托林引进了比热的概念，从概念上将“温度”与
“热”区分开来。
18世纪中期以前： 一种观点：“热质说”认为热是渗透到物体空隙中的