化工热力学名词解释
第一章 基础化工热力学篇-第一第二讲
Q Qi
Q ——体系总的热流速率 Q ——第i个热流口的热流率
i
能量衡算方程：
③功流 轴功： Ws －是体系界面无形变时产生的机械能流。 功率： Ws
W 体积功： F －由于体系边界的转移也能产生功。 功 率：
1.5势函数和响应函数
一、热力学势 1、内能（internal energy） 内能是指物质内部分子的能量，包括两部分： { 1.分子的永不停息的运动（动能）
2.分子间力（势能）
2、焓（entralpy） 定义：H≡U+PV 焓是由内能加上由于力学耦合而引起的能量得到的。 对流动过程能量平衡：Q＝nΔH，应用于热交换 器、蒸发器、精馏塔、泵、压缩机、透平机等。
E入、E出：进出体系的能量速率
（1.6）
能量衡算方程：
① 能流 当一流体微元进入或离开体系时，必然携带 其内能、动能和位能一起流动。 能流速率：
~ M i (U v 2 / 2 ) i
i 1 n
（1.７）
~ ——i个物流单位质量的内能 U M i ——其质量流率
能量衡算方程：
②熵变速率 一个对热流和功流敞开的体系，引起体系熵 变的是热流而不是功流，熵变速率可写为
Q T
③生成熵的速率
S gen
熵衡算方程：
体系熵流的总速率可表示为：
n dS ~ S QS Mi i gen dt i 1 T
①对于封闭体系
dS Q S gen dt T
工程热力学：研究热能与机械能之间转换的规律和 方法以及提高能量转换效率的途径。 化学热力学：将热力学理论和化学现象相结合，用 热力学的定律、原理、方法来研究物质的热性质、 化学过程及物理变化实现的可能性、方向性及进行 限度等问题。 化工热力学：集化学热力学和工程热力学的大成， 既要解决化学问题，又要解决工程问题。
化工热力学课程介绍
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在化学反应领域，化工工程师通常要解决以下的问题：用 来合成目的产物的化学反应是否热力学可行？是否动力学可行？ 热力学可行主要指该反应能否发生，如果能发生，目的产物的 产量（the yield of the aimed product）是否可观。《化工热力 学》课程中的热力学第一、第二定律以及化学反应平衡 (chemical reaction equilibrium)理论就是用来解决化学反应是 否热力学可行的问题。
6
一、为什么学《化工热力学》？
7
化工热力学与化学工程的关系
化学工程学科大致可分为两大领域，即化学反应和产物分 离。化工工程师通常要面对两个问题，一是如何设计一个化学 反应路线合成所需要的产品，二是如何设计一个分离装置将目 的产物（aimed product）从化学反应体系中分离出来。化工热 力学提供解决这两个问题所需要的理论知识。
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第一章绪论(Introduction): 介绍化工热力学学科的主要内 容、研究方法以及基本概念。
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第二章流体的 p-V-T关系(The Volumetric Properties of Fluid): 讲授真实流体的状态方程和对比态原理及其应用。
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第三章纯流体热力学性质(The Thermodynamic Properties of Pure Fluids)：讲授纯流体热力学性质的计算方 法。
《化工热力学》课件
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。
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
凡是自发过程过程皆是 不可逆过程！
如：爆炸、节流、气体向真空自由膨胀等。
六、热力学基本概念
常温、常压 常温、常压
4.化工热力学的用途
（2）能量有效利用。对于实践证明是可行的工艺进行
优化。 节能：老厂改造，增效挖潜，能量的合理利用。 如美国一聚乙烯醇工厂能耗大，特别是分离工段的 能量损失的形式： 能耗占全厂的 65% ，应用热力学相平衡的成果，将进 ※ 不合理的工艺
※ 不可逆损失 料中乙醛含量由 0.7% 降至 0.4% 后，操作费用节省 50% 。
1、热力学（ Thermodynamics ） —— 讨论热与功转化规律 的科学。
古代就有钻木取火。 1593年，伽利略制造了第一支温度计（thermometer），使热学研究开始从定 性向定量方向迈进。 18世纪中期 热(heat)的本质—一种运动形态；一种能量形式。 1784年 ，伽托林引进了比热的概念。 1842-1847 热力学第一定律。 1854 热力学第二定律。 1931 热力学第三定律，绝对零度。 热力学第零定律：有关温度的。
理想气体：分子间没 有相互作用，分子的 体积大小可以忽略。 （压力极低） PV=nRT
真实气体：分子间有 相互作用，分子的体 积大小不能忽略 PV≠ nRT
三、热力学的研究特点
（2）处理方法：以理想态为标准态加上校正。 气体 Z （压缩因子）
实际结果=理想结果+校正
化学热 力学的 方法
化工热力学的名词解释
化工热力学的名词解释引言：化工热力学是化学工程中非常重要的一门学科，它研究的是化学反应过程中的能量转化、传递和平衡等热力学原理与方法。
以下将对化工热力学中的一些关键名词进行解释，帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、焓（Enthalpy）：焓是化工热力学中一个非常重要的量，它表示系统的内能和对外界做的功之间的总和。
焓的变化是化学反应或物质相变等过程中的重要参量。
在常温常压下，焓通常使用标准焓表示，记为ΔH°。
通过计算物质的吸热或放热量，可以用来确定反应的热效应。
二、熵（Entropy）：熵是表示系统无序程度或混乱程度的物理量。
化工热力学中的熵是指系统能量的一种度量，常用符号为S。
熵的变化是系统在吸热或放热过程中的重要参量。
熵增定律是指孤立系统熵总是增加的规律，可用来描述自然界中的很多过程。
三、自由能（Free Energy）：自由能是一个系统在恒定温度下能做的最大可逆功的最大减值。
它是描述系统在恒定温度和压力下它达到一个平衡状态的程度的一个非常重要的物理量。
自由能的变化可用来预测反应是否会自发进行以及反应的方向。
四、热力学平衡（Thermodynamic Equilibrium）：热力学平衡是指系统的各种宏观性质在连续不断的时间变化之后趋于稳定的状态。
对于化学反应的热力学平衡，反应物和生成物的浓度或物相的比例保持不变，且反应速率达到一种动态平衡，正反应速率相等。
热力学平衡状态是实现可持续化学反应的重要条件。
五、化学势（Chemical Potential）：化学势是描述物质在一定温度、压力和组分条件下的自由能变化的关键物理量。
化学势的变化可以预测化学反应的趋势以及化学平衡的位置。
通过研究化学势的变化可以探索最佳反应条件和反应过程的优化。
六、热容（Heat Capacity）：热容是指系统在吸收或释放一定量热量时温度变化的情况。
它是描述物质对热能的存储和释放能力的物理量。
热容可以分为等压热容和等容热容，分别对应恒定压力和恒定体积条件下的热容。
化工热力学
化工热力学化工热力学是研究化工、炼油、石油化工等生产中的热效应和热过程规律的一门科学。
它以大量实验数据为基础，用定性和半定量的方法，阐明化工单元操作中的能量转化和转移的本质及其与化学平衡的关系，从而建立起反映各种物理现象之间联系的基本理论。
在合成氨工业生产中具体应用的为动量传递理论、反应热计算和放热反应计算，其中动量传递理论还用于设计合成塔内件，以控制气体的流速和返回动量;反应热计算可为动量传递过程和计算热力学反应器提供依据。
这里面包括了各种类型的单相反应，主要涉及反应热和化学反应热两个方面的问题。
反应热的求取：反应热通常指由一个单元反应的能量变化所引起的其他单元反应的能量变化。
在确定了反应条件后，为了获得足够的信息以利于控制，可根据经验公式或由实验数据推导出反应热的经验式。
反应热的计算与表示：反应热与反应级数有着密切的联系，并且与温度的高低有一定的比例关系。
因此，正确地表示和求取反应热的过程称为反应热的计算。
在反应过程中，只有正确地求出每一步反应的反应热，才能准确地知道反应进行到什么阶段，即是在哪一步完成的。
然后根据每一步的反应热值就可以求出该步反应在该温度下完全反应所需要的热量。
对化学反应来说，当前者(如在常压下进行)和后者(如在较高的压力下进行)的温度不同时，则必须先分别求出前者和后者的反应热，再由前者和后者的反应热求得前者的反应热。
因此，通过反应热的计算，可以知道化学反应所经历的步骤，也可以通过反应热的计算，估算出反应所经历的温度范围。
反应热计算对设计和安装合成塔和催化剂、使反应器有最佳工作状态等都是必不可少的。
在动量传递理论中也涉及到反应热的问题，但不直接考虑反应热，而把热量视为分子传递的作用力，通过作用力的相互作用传递热量。
2化工热力学分析在实际工作中也有重要意义。
例如，在合成氨工业生产中具体应用的为动量传递理论、反应热计算和放热反应计算，其中动量传递理论还用于设计合成塔内件，以控制气体的流速和返回动量;反应热计算可为动量传递过程和计算热力学反应器提供依据。
化工热力学知识点
一, 课程简介化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化工类专业学生必修的基础技术课程。
化工热力学课程结合化工过程阐述热力学基本原理, 定理及其应用，是解决工业过程（特殊是化工过程）中热力学性质的计算和预料, 相平衡计算, 能量的有效利用等实际问题的。
二, 教学目的培育学生运用热力学定律和有关理论知识，初步驾驭化学工程设计及探讨中获得物性数据；对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法，以及对化工过程进行热力学分析的基本实力，为后续专业课的学习及参与实际工作奠定基础。
三, 教学要求化工热力学是在基本热力学关系基础上，重点探讨能量关系和组成关系。
本课程学习须要具备肯定背景知识，如高等数学和物理化学等方面的基础知识。
采纳敏捷的课程教学方法，使学生能正确理解基本概念，娴熟驾驭各种基本公式的应用领域及应用技巧，驾驭化学工程设计及探讨中求取物性数据及平衡数据的各种方法。
以课堂讲解, 自学和作业等多种方式进行。
四, 教学内容第一章绪论本章学习目的及要求：了解化工热力学的发展简史, 主要内容及探讨方法。
第二章流体的P-V-T关系本章学习目的及要求：了解纯物质PVT的有关相图中点, 线, 面的物理意义，驾驭临界点的物理意义及其数学特征；理解志向气体的基本概念和数学表达方法，驾驭采纳状态方程式计算纯物质PVT性质的方法；了解对比态原理，驾驭用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法；了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。
第一节纯物质的PVT关系1. 主要内容： P-V相图，流体。
2. 基本概念和知识点：临界点。
3. 实力要求：驾驭临界点的物理意义及其数学特征。
第二节气体的状态方程式1. 主要内容：志向气体状态方程，维里方程，R-K方程。
2. 基本概念和知识点：志向气体的数学表达方法，维里方程，van der Waals方程，R-K方程。
3. 实力要求：驾驭采纳状态方程式计算纯物质PVT性质的方法。
第三节对比态原理及其应用1. 主要内容：三参数对比态原理，普遍化状态方程。
化工热力学2笔记
化工热力学2笔记
一、化工热力学
1、什么是化工热力学
化工热力学是研究能量变化和物质变化的关系的理论，是化工学的一个重要的分支。
物理化学是研究物质的组成、性质和变化的规律以及影响它们变化的因素，而化工热力学则是研究物质变化的能量关系，通过研究物质的能量变化，了解物质的变化规律，从而应用到化学工程上。
2、化工热力学的基本概念
（1）热量：热量（Q）是指系统物质的能量总量，能够表示物质的温度、压力、体积等能量。
（2）热力学量：热力学量（U）是指系统物质的有效能量，它在物质内部发生变化时不发生改变。
（3）物质的焓：焓（H）是指物质或系统的可以源的热量，也可以说是物质的内能，它在物质的变化过程中不发生改变。
（4）焓的热力值：热力值（L）是指物质或系统的热量变化引起的焓变化，它在物质变化过程中不发生改变。
（5）物质的熵：熵（S）是指物质或系统的混乱程度，表示系统热量的分布状态，也表示系统物质的均匀度。
它在物质变化过程中不发生改变。
3、化工热力学的基本原理
（1）热力学第一定律：热力学第一定律（或热力学不等式）是
指物质系统的焓减小到极限时，其系统热量内热力值ulp（U）的增加是这种减小的最大值。
（2）热力学第二定律：热力学第二定律是指当一个热力学系统在恒定温度和压力下的熵总量是一定的，它永远不会自行组织、结构化，从而发生“反常”变化的现象。
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。
化工热力学名词解释
T ,P ,nj ≠i ∂n 7、(5分)理想溶液：理想溶液有二种模型（标准态）： fi = X i f i （LR ） 和 fi = X i k i （HL ）化工热力学名词解释1、(5分)偏离函数： M R = M - M * 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。
2、(5分)偏心因子： ω = -lg(P rs ) Tr =0.7 -1.000 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙）分子在形状和极性方面的偏心度。
3、(5分)广度性质4、(5分)R-K 方程(Redlich -Kwong 方程)5、(5分)偏摩尔性质：偏摩尔性质 M = [ ∂(nM ) ] i i在T 、P 和其它组分量n j 均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的一系列热力学性质的变化。
6、(5分)超额性质：超额性质的定义是 M E = M -M id ， 表示相同温度、压力和组成下，真实溶液与理想溶液性质的偏差。
ΔM E 与M E 意义相同。
其中G E 是一种重要的超额性质，它与活度系数^id^id有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。
8、(5分)活度：化工热力学简答题1、(8分)简述偏离函数的定义和作用。
偏离函数定义，M R = M - M *指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间 的差额。
如果求得同一T ，P 下M R ，则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或ΔM 。
2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的 主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。
试用下表分析液化 气成分选择的依据。
物质 临界温度 临界压力 正常沸点 燃烧值T c ，℃ P c ，atm T B ，℃ kJ/g甲烷-82.62 乙烷 32.18丙烷96.5945.3648.0841.98-161.45-88.65-42.1555.652.050.5正丁烷 151.9 正戊烷 196.46正己烷 234.437.4333.3229.80-0.536.0568.7549.649.148.4（1）虽然甲烷具有较高的燃烧值，但在它的临界温度远低于常温，而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度，也就是说，即使压力再高，也不能使它们液化。
化工热力学名词解释题
剩余性质法
R ig ig
ln ln f G H H S S p RT RT R
ϕ--===- 反映真实气体与理想气体性质之差，称之为剩余G 函数。
与逸度或逸度系数的关系：
R R R
ln()ln f
p
G H TS RT RT ϕ-=== 反映真实溶液和理想溶液性质之差,称为过量Gibbs 函数。
与活度或活度系数的关系为
[]E ˆ(/)ln()ln i
i i j i f i f x i T p n G RT n γΘ⎡⎤∂==⎢⎥∂⎣⎦、、 H R 、S R 的计算公式
R d p
p p V H V T p T Θ⎡⎤∂⎛⎫=-⎢⎥ ⎪∂⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎰ R d p
p p T R V S p p T Θ⎡⎤∂⎛⎫=-⎢⎥ ⎪∂⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎰ 理想气体H ，S 的计算
ig ig
ig ig
d d d d d p p
H c T
T R S c p T p ==- 从参考态,,T p T p ΘΘ→状态
()()ig ig ig ig
ig ig d d ln T p T T p T H H c T c p S S T R T p ΘΘ
ΘΘΘ=+=+-⎰
⎰ 理想气体 ig ig d d d d ln RT G V p p RT p p
=== 真实气体，用 f 代替 p
()d dln 1G RT f =逸度的定义
上式只定义了逸度的相对变化，无法确定其绝对值。
规定
()0lim 1p f p →=逸度的定义2
偏摩尔性质：
在T ，p ， []
j j i n ≠ 不变的条件下，向含有组分i 的系统中加入极少量的组分i 所引起的系统容量性质的变化。
概论
舍项维里方程
① Z 1 BP
PVm 1 BP RT
因为p不大，第三项 以后均可略去
B ② Z 1 Vm
BP ③ Z 1 RT
PVm B 1 RT Vm
p小，Vm大，第三项以
后均可略去
B 将B RT
代入①式即得③式
利用维里方程，最直接的计算是计算真空气体的 p、T、 V 性质以及压缩因子。现在我们P18看的例题。
用热力学的原理处理化学现象便产生了化学热力学,主要讨 论热化学、相平衡和化学平衡理论; 热力学与机械工程相结 合产生了工程热力学，主要研究热能与机械能之间相互转换 规律及在工程中应用(如关于蒸气机、燃气机、汽轮机、喷管、 压缩机、冷冻机等的相关规律。) 在化学工业的生产和研究工作中，工程问题和化学问题并 存，研究如何运用热力学原理解决化工过程中的这类问题便 成了化学工程中的一个重要研究课题，因而产生了一个分支 学科——化工热力学 从学科的渊源来说，化工热力学无疑必然兼含工程热力学 和化学热力学的某些内容。化工热力学是以化学热力学和工程 热力学为基础，结合化工实际过程逐步形成的学科。
关于真实流体（包括真实气体与真实液体）的状态方程人 们提出了100多个，而且至今仍在不断发展。大部分是半理论半 经验方程，也有一部分是完全由实验数据归纳的纯经验方程。 不同的方程适用范围不同，在这一章我们讨论几种常用的真实 气体状态方程。 一、维里方程（ Virial ） 维里方程最初以纯经验的的形式提出，后来人们从统计力 学理论分析了分子间作用力，又从理论上推导出了维里方程， 因此现在的维里方程中每个系数都有着明确的物理意义。维里 方程有几种形式，均为无穷级数的形式：
反复迭代将收敛至 xi 1 xi ，所得结果即为方程的解。
热力学复习
P ap 0.42748 r2 T 2 2 RT Tr
P bZ 的三次方表达式：
Z 3 Z 2 A B B 2 Z AB 0
2.2.3.3 Peng - Robinson ( PR )方程
Z 1 Pr ,Tr
BPc B 0 B1 RTc
偏心因子
lg Prs
Tr 0.7
1
Z 1
BP P BP 1 c r RT RTc Tr
B 0 0.083
0.422
Tr1.6
B 1 0.039
0.172
Tr4.2
2.4 真实气体混合物的 PVT 关系 2.4.1 混合规则与虚拟临界参数法 虚拟临界参数法是将混合物视为假想的纯物质，从而可将纯物质的对比态计算方法应用到混合物上。Kay 提出 的虚拟临界参数法将混合物的虚拟临界参数表示为：
P
RT V b
V V b
a
R 2Tc2 a ac T 0.42748 T Pc
b 0.08664
RTc Pc
T 1 0.48 1.574 0.176 2 1 Tr0.5
定义参数 A 和 B：
B
2
A
T
T P
T
P
V dH C P dT V T T dP P
液体 体积膨胀系数
理想气体
dH C PdT
1 V V T V C dS P dT T T
dH C P dT V
热力学基本关系式适用于只有体积功存在的均相封闭系统 3.2.2 点函数间的数学关系式 对于全微分 或 dz Mdx z z 存在着
化工热力学
化工热力学
化工热力学简介
化工热力学，又称热学，是研究化学反应、物质传输过
程及相变过程的热力学规律的一门学科。
热力学是化学工程中最为基础的科学，被广泛应用于化学反应工程、传热传质以及材料科学等领域。
热力学的研究内容包括能量、熵、焓、自由能、热容等基本热力学量的计算和结论，根据这些计算和分析结果，我们可以对物质的热学性质和相变规律进行研究预测。
化学反应热力学和热化学
化学反应热力学是研究化学反应的热力学规律的一门学科，其中最为重要的是热化学。
热化学是热力学的一部分，其研究主要涉及物质在反应中吸放热以及热力学平衡常数等方面。
这些反应热力学性质对于化学反应的热力学分析有重要的意义。
例如，许多工业上进行的化学反应都是在恒压条件下进行的，而反应热对于工艺的设计和安全性的评估有着重要的影响。
同时，在热化学中我们也可以利用热力学平衡常数来预测化学反应的反应物浓度和产物浓度。
化学过程中的能量转换
在化工工业中，很多过程都是通过能量的转换来实现的。
在化学反应中，吸放热可以用于影响反应速率，因此通常使用加热或者冷却的方式控制反应速率。
在传热传质中，通常也需要消耗能量来完成传热传质过程，这导致了过程的热效率降低。
化工工程中的热力平衡
在化工工程中，热力平衡是非常重要的一个概念，它是
指任何一个工程系统中所有的热量输入和输出必须均衡。
这个概念非常重要，因为热量的不均衡可能会导致设备的过热或过冷，并导致设备的损坏或甚至事故。
总之，化工热力学是研究化学反应和过程中能量转化以及热力学平衡等问题的一门科学。
对于化工工程设计和安全评估，热力学的研究是非常重要的。
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。
化工热力学名词解释
化工热力学名词解释1、（5分）偏离函数：*M M M R -= 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ,P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额. 2、(5分)偏心因子:000.1)lg(7.0--==r T s r P ω 表示分子与简单的球形流体(氩,氪、氙）分子在形状和极性方面的偏心度。
3、(5分)广度性质4、(5分)R-K 方程(Redlich -Kwong 方程)5、(5分)偏摩尔性质：偏摩尔性质 ij n P T ii n nM M ≠∂∂=,,])([在T 、P 和其它组分量n j 均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的一系列热力学性质的变化。
6、(5分）超额性质：超额性质的定义是 M E = M -M id ，表示相同温度、压力和组成下，真实溶液与理想溶液性质的偏差。
ΔM E 与M E 意义相同。
其中G E 是一种重要的超额性质,它与活度系数7、（5分)理想溶液:理想溶液有二种模型（标准态）：^f i id = X i f i （LR ） 和^f i id = X i k i （HL ） 有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。
8、(5分)活度：化工热力学简答题1、（8分）简述偏离函数的定义和作用。
偏离函数定义， *M M M R -=指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ,P 下当气体处于理想状态下热力学性质M ＊ 之间的差额.如果求得同一T ，P 下M R ，则可由理想气体的M ＊ 计算真实气体的M 或ΔM 。
2、（8分）甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化,但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。
试用下表分析液(1）虽然甲烷具有较高的燃烧值，但在它的临界温度远低于常温，而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度，也就是说，即使压力再高，也不能使它们液化。
化工热力学名词解释
化工热力学名词解释1、(5分)偏离函数：*M MMR指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。
2、(5分)偏心因子：000.1)lg(7.0rT sr P 表示分子与简单的球形流体（氩，氪、氙）分子在形状和极性方面的偏心度。
3、(5分)广度性质4、(5分)R-K 方程(Redlich -Kwong 方程)5、(5分)偏摩尔性质：偏摩尔性质ijn P T iin nM M ,,])([在T 、P 和其它组分量n j 均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol 的组分i 所引起的一系列热力学性质的变化。
6、(5分)超额性质：超额性质的定义是M E = M -Mid，表示相同温度、压力和组成下，真实溶液与理想溶液性质的偏差。
ΔＭE与M E意义相同。
其中G E是一种重要的超额性质，它与活度系数7、(5分)理想溶液：理想溶液有二种模型（标准态）：^fiid= X i f i （LR）和^f i id= X i k i （HL ）有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化，内能变化和体积变化为零，熵变大于零，自由焓变化小于零。
8、(5分)活度：化工热力学简答题1、(8分)简述偏离函数的定义和作用。
偏离函数定义，*MM MR指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。
如果求得同一T ，P 下M R，则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或ΔＭ。
2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。
试用下表分析液化气成分选择的依据。
物质临界温度临界压力正常沸点燃烧值T c ，℃P c ，atm T B ，℃kJ/g 甲烷-82.62 45.36 -161.45 55.6 乙烷32.18 48.08 -88.65 52.0 丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.9 37.43 -0.5 49.6正戊烷196.46 33.32 36.05 49.1正己烷234.4 29.80 68.75 48.4（1）虽然甲烷具有较高的燃烧值，但在它的临界温度远低于常温，而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度，也就是说，即使压力再高，也不能使它们液化。
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。
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化工热力学名词解释1、（5分)偏离函数：*M M M R -= 指气体真实状态下的热力学性质M 与同一T ,Ｐ下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。
2、(5分)偏心因子:000.1)lg(7.0--==r T s r P ω 表示分子与简单的球形流体(氩，氪、氙）分子在形状和极性方面的偏心度。
３、(5分)广度性质４、(5分）R-K 方程(R ｅdlich -Kwon ｇ 方程）5、(5分)偏摩尔性质:偏摩尔性质 ij n P T ii n nM M ≠∂∂=,,])([在Ｔ、Ｐ和其它组分量n ｊ均不变情况下，向无限多的溶液中加入１m ｏｌ的组分i 所引起的一系列热力学性质的变化。
6、(5分)超额性质:超额性质的定义是 ＭE = Ｍ -M iｄ,表示相同温度、压力和组成下,真实溶液与理想溶液性质的偏差。
ΔM E 与M E 意义相同。
其中G E 是一种重要的超额性质，它与活度系数7、（5分)理想溶液:理想溶液有二种模型(标准态)：^f i i ｄ= X ｉ f i （LR ) 和^f i id ＝ X i k i (HL )有三个特点：同分子间作用力与不同分子间作用力相等，混合过程的焓变化,内能变化和体积变化为零,熵变大于零，自由焓变化小于零。
８、(5分）活度：化工热力学简答题1、(８分)简述偏离函数的定义和作用。
偏离函数定义, *M M M R -=指气体真实状态下的热力学性质M 与同一Ｔ，P 下当气体处于理想状态下热力学性质M* 之间的差额。
如果求得同一T ,Ｐ下M R ,则可由理想气体的M* 计算真实气体的M 或ΔM 。
２、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低,易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷,而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。
试用下表分析液化气成分选择的依据。
(1)虽然甲烷具有较高的燃烧值,但在它的临界温度远低于常温,而乙烷的临界温度也低于夏天的最高温度,也就是说,即使压力再高，也不能使它们液化。
(2)尽管己烷的临界压力较低，但它的正常沸点远高于常温,即在常温它不易气化，不利于燃烧。
3、（６分)工程上常见的汽液平衡问题有哪些类型?４、(6分）相平衡的热力学一致性检验用热力学的普遍原理来检验实验数据的可靠性。
检验的基本公式是Giｂbｓ-Ｄuｈem方程。
该方程确立了混合物中所有组分的逸度（或活度系数）之间的相互关系。
常用的方法是面积检验法和点检验法。
汽液平衡数据的热力学一致性是判断数据可靠性的必要条件，但不是充分条件。
3．相平衡的热力学一致性检验５、(６分)卡诺定理的主要内容是是么?所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机,以可逆热机效率最大,所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆热机其效率相等，与工作介质无关。
ηmａx＝1-Ｔ２/Ｔ１6、（６分)如何利用热力学第一定律测量湿蒸汽的干度?采用节流原理,当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽,测定过热蒸汽的温度、压力得知过热蒸汽的焓值,从而求得湿蒸汽的干度。
７、（6分)什么是理想功、损失功？理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时，理论上可以产生的最大功或者必须消耗的最小功。
损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功与理想功之间的差值。
Wl=W ac-Wｉd在热功转化的实际热机循环中,将5Ｍpa、40℃水在锅炉中定压加热到400℃的过热蒸汽。
（1）计算其过程的焓变。
工程中常采用水的热力学图或表来查询过程始态和终态的焓值进行计算。
现技术员小张使用不同来源的水蒸汽表或图（均是正式的权威出版物,数据可靠）查到同一状态点的焓值h值竟相差较大，为什么?工程中使用热力学性质图、表来求解热力学过程的焓变、熵变时要注意什么问题。
（2）请自行给出已知条件,计算工质在锅炉所吸收的热量Q。
(答题时只需给出解题的步骤和方法，不必给出具体结果)（1）状态(T、Ｐ)的焓值Ｈ是相对于某一基准态的焓值。
1分如基准态规定不同，同一状态点(Ｔ、P)其焓值也是不同的。
小张遇到问题，因不同来源水蒸汽图或表的焓值基准态规定不同造成的。
4分要注意问题:所查询过程始态和终态的焓值的基准态应相同。
2分（２)对锅炉进行能量衡算Ｑ + W = △H ＋ △[（１／2)C 2 ]+ △(ｇh ) 1分Ｗ ≈0 △(gh) ≈０ △[（1/２）C 2] ≈0 1分 ∴ Q ≈△H 1分方法一:△H = H ２- H 1 [KJ/Ｋｇ］ 查水蒸汽图或表的始、末态的焓值。
1分方法二:设计过程计算焓变(1分）５M ｐａ、40℃水→5M ｐa 饱和水→5Mpa 饱和水蒸汽→5Mp ａ 、40０℃的过热蒸汽。
据热容进行显热计算)(12121t t C dt C H p t t p -≈=∆⎰[ＫＪ/Kg]，据汽化潜热进行相变热计算。
1、 二元体系的活度计算式⎩⎨⎧+=-=)25.0(ln )25.1(ln 12212212x x x x γγ的模型是否有合理?请分析说明。
如果该模型合理，则应满足G-Ｄ方程0)(ln )(ln 2211=+γγd x d x 1分222211)(ln )(ln dx d x dx d x γγ-= 1分 而 )65()1()(ln 222211x x x dx d x -⋅-=γ1分 )56)(1()(ln 222222--⋅-=-x x x dx d x γ 1分 该模型合理 2、请举两个例子简单说明热力学第二定律在实际中的应用。
（１)夏天从低温热源(房间）将热量移到高温热源（环境)以实现制冷的效果，(1分)该过程是不能自发进行的(1分）。
而借助空调消耗电功,则制冷循环就可自发进行了，即可将热量从低温热源移到高温热源。
(1分)（2)冬天从低温热源(环境）将热量移到高温热源(房间）以实现供热的效果，（1分）该过程是不能自发的(1分）。
而借助空调消耗电功,则热泵供热循环就可自发进行了。
(1分)1.写出①稳定流动系统热力学第一定律的一般形式;②当流体流经泵和③流经换热器时系统热力学第一定律的简化形式。
答：稳定流动系统的热力学第一定律表达式为:s W Q z g u H +=∆+∆+∆221 (1) 流体流经换热器传质设备 W s =0；另外,考虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势能项可以忽略，即0212≈∆u ,0≈∆z g ；因此,稳流系统热力学第一定律可化简为:Q H =∆ ﻩ流体流经泵、压缩机、透平等设备在数量级的角度上,动能项和势能项不能与焓变相比较,可以忽略，即0212≈∆u ,0≈∆z g ；即：s W Q H +=∆ ﻩﻩﻩ ﻩ ﻩﻩﻩﻩﻩ 若这些设备可视为与环境绝热,或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进一步可化简为：s W H =∆2．完成相平衡体系求解过程框图。
假设体系为部分理想系，已知总压及液相各组成,求该体系温度及汽相组成(ξ为某一有限小数)。
解：汽相中组分i 分逸度系数=Viφˆ ，饱和蒸汽中纯组分i 的逸度系数=Si φ 组分ｉ在汽相分逸度系数=Vi φˆ 1 ，=Siφˆ 11、 以二元溶液为例，写出三种计算偏摩尔性质的方法,要求写出详细计算方法,步骤或所需的公式。
2、 （1)图解法，如图示 。
(2）公式法(3)偏摩尔混合变量法(４）由定义式 （５）有吉布斯—杜亥姆方程。
２、写出开系稳流过程的热力学第一定律表达式,并举一应用实例。
2s 1h u g Z q W 2∆+∆+∆=-（以１Kg 为基准）对于换热过程,21u 2∆=0,g Z ∆＝0,2s 1h u g Z q W 2∆+∆+∆=-s W ＝0 h q ∴∆=。
换热量可由过程的焓变化求出。
（举例可任意)证明题：某二元溶液的偏摩尔焓可由如下方程表示：A Bx H H +=-2211 A Bx H H +=-2122输出T ，y i式中:H １、H 2分别为纯组分１和2的焓,A 、B 是温度和压力的函数; 问:从热力学角度考虑该对方程是否合理？ 解: 等T,等Piix dM0=∑ 1122x dH x dH 0+= 21211dH dH x x 0dx dx += 122211dx H d x dx H d x = 1221x 2Bx x 2Bx = =∴左式右式 即从热力学角度考虑该对方程合理。
1、试证明单组分系统T －S 图上等压线的斜率大于零。
. 解: pp p p S H H T S H H T S T ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂•⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=∂∂•∂∂=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂)(p p C T H =⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ T S H p =⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∴ 0 pp C T S T =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂2、出真实溶液的超额焓V Ｅ与混合过程焓变化ΔＶ的关系并说明原因。
解:id EH H H-= id E H H H ∆-∆=∆对于理想溶液：0=∆idH∴ H H E ∆=∆E id E H H H H ∆=-=∴ H H E ∆=3、试按热力学观点分析如下活度系数方程的正确性(A 、Ｂ仅是T 、Ｐ的函数):B)-(A 2Ax ln 221+=γA)-(B 2x ln 212+=B γ解：恒温恒压下D G - Ｅq 0ln =∑iid x γ（2分)+111ln dx d x γ0ln 122=dx d x γ 21dx dx -=(１分）212111112ln ln x Ax dx d x dx d x -=-=γγ 211222ln x Bx dx d x =γ )(222ln ln 212121212111A B x x x Bx x Ax dx d x dx d x -=+-=+-γγ (2分） 当A=B 时，符合热力学一致性检验。