化工热力学

化工热力学知识点总结
1 化工热力学与高等化工热力学的关系，处理问题的方法及重要性。

答：化工热力学的研究方法分为：经典热力学方法和分子热力学方法。

经典热力学不研究物质结构，不考虑过程机理，只从状态的起点和终点，用宏观角度研究大量分子组成的系统达到平衡时所表现出的宏观性质。

经典热力学只能以实验数据为基础，进行宏观性质的关联，又基于基本热力学关系，从某些宏观性质推算另一些性质。

分子热力学从微观角度应用统计的方法，研究大量粒子群的特性，将宏观性质看作是相应微观量的统计平均值，因此可以应用统热力学的方法通过理论模型预测宏观性质。

经典热力学和分子热力学没有绝对的分界线。

化工热力学是一门定性的科学，更是一门定量的科学。

在定性方面，可以指导改进工艺参数，指引温度、压力宜高还是宜低，物料配比宜多还是宜少，反应或分离是否可能。

化工热力学是化学工程和化学工艺的基石之一，离开化工热力学就没有定量的化学工程和现代的化学工艺。

化学工业的发展，要克服化学品对环境的制约，在解决此难题时，化工热力学也将起重大作用。

2 学习高等化工热力学的目的和应用以及重要性。

3 解释相关概念：热力学体系、系综、热力学过程；
8种常用状态函数的基本关系式；
哪些体系性质属于容量性质；
热函数、偏导、响应函数、配分函数、势能函数的概念及应用与估算；
热力学四大定律；
答：热力学四大定律：①第一定律：能量守恒定律
②第二定律：熵增原理③第三定律：绝对熵定律（绝对零度不可能达到）④第四定律：热平衡定律
热力学体系包括孤立体系，封闭体系和敞开体系。

孤立体系：与外界既无能量的交换，有无粒子的交换（有确定的体积V固定的粒子数N）—微正则系综
封闭体系：有确定的体积V，确定的温度T以及固定粒子数N 的体系（与外界有能量交换，无粒子交换）—正则系综
敞开体系：有确定的体积V，确定的温度T及确定的化学势N （既有能量的交换，又有粒子的交换）
系综：极大量宏观状态相同的系统的集合，每个系统各处在它所经历的某个微观状态，这样的系统称之为标本系统，而所构成的标本系统的集合称之为系综。

4 状态方程及其相关概念；立方型方程定义及其求解方法
答：立方型状态方程是指方程可展开为体积（或密度）的三次方形式。

立方型状态的形式，方程式中一般只有两个参数，且参数可用纯物质临界性质和偏心因子计算。

常用的种类的状态方程：van der Walls 、RK 、RKS 、 PR 、PT
求解方法：迭代法（牛顿迭代法）、作图法、相关的计算机软件处理。

5 化工热力学中的一些相关概念：对比态原理、混合规则、混合体系、多组分体系
绝对熵、绝对焓的计算方法；逸度（定义式）、活度、活度系数、剩余性质、超额性质的相应概念定义以及计算方法。

三类溶液的活度系数关联的活度模型（从超额性质出发）
有效能、理想功、损失功的概念。

答：对比态原理：不同物质在相同的对比态下性质相同。

C T T T /r = C P P /P r = r c r V V V ρ/1/== 其中r T —对比温度 r P —对比压力 V r —对比摩尔体积 r ρ—对比密度
Vander waals 提出的简单对比态原理
（r P +3/V r 2）（3V r —1）=8r T
简单对比态原理就是两参数对比态原理，表述为：对于不同的流体，当具有相同的对比温度和对比压力时，则具有大致相同的压缩因子，并且其偏理想气体的程度相同。

混合规则：将状态方程中的常数项，表示成组分x 以及纯物质参
数项的函数，这种函数关系称作为混合规则。

偏摩尔性质：混合性质并不能简单地用纯物质摩尔性质的线性加和来表达联系混合物性质与组成变量的一般性关系，故引入“偏摩尔
性质”。

,,()i j i i T P n nM M n ≠⎡⎤∂=⎢⎥∂⎣⎦
理想功是在一定环境条件下，系统发生完全可逆过程时，理论上可能产生的（或消耗的）有用功。

损失功：当完全可逆过程和实际过程经历同样的始终态时，由于可逆程度的差别，导致这两种过程所表现出的功之间存在差值。

令实际过程的功为W ac ，则W l =W ac —W id
有效能：体系在一定的状态下的有效能，就是系统从该状态变化到基态的过程中所做的理想功，用E x 表示。

6 相律、吉布斯杜亥姆方程、吉利方程的主要应用。

露点、泡点的计算方法。

相平衡比、分离因子的概念
答：相律：F=N-π+2
7 化学平衡的相关概念：
反应程度、独立反应数、平衡常数的表示方法，
工艺参数对平衡的影响（T 、P 、惰性气体、主要原料的浓度、配比）
答：
答：
8 热力学性质的估算原理及常用方法（例：基团贡献法、对应态法）答：对比态法包括：二参数法、三参数法、使用沸点参数的对比态法、使用第四参数的对比态法、使用量子参数的对比态法；
基团贡献法：主要用于临界性质、Tm 、Tb等的计算。

9 化工过程热力学分析方法（能量衡算、有效能、理想功）
答：三种分析方法：
能量衡算法，从热力学第一定律出发对系统的能量进行衡算，计算出由于三废排放、保温不好导致的散热、“散冷”等引起的能量损失，指出相应的能量利用率。

能量是守恒的，除了散到环境中的能量我们不能再利用外，有些能量的存在形式和品位发生变化，导致其做功能力有所变化，能量衡算法不能揭示这种变化实质。

理想功、损失功和热力学效率法，这种方法是以热力学第一定律和第二定律为基础，指出由于不可逆造成的实际过程对完全可逆过程的做功能力的偏差，通过热力学效率，揭示出实际过程可改进的余地的大小。

这种方法不但能够像能力衡算法一样，找出能量在数值上的损失，而且可以明确地以数值来表示不可逆损失的大小以及引起的原因，指出能量利用的品位变化，进而指导节能。

有效能衡算和有效能效率法，这种有效能衡算方法与“理想功、损失
功和热力学效率法”类似，也是热力学第一定律和第二定律的结合，也能够通过具体计算，以数值查明不可逆损失的来源及大小。

10 化工能量综合利用的原则（合成节能角度）
答：按照用户所需要的数量和质量来供给：
（1）防止能量无偿降级（能量品位降级）
（2）采用最佳推动力的工艺方案
（3）合理组织能量利用梯度
（4）能量的合理利用必须与工厂的整个生产工艺相结合，具体情况具体分析。