化工热力学1全解
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➢化工热力学将第一定律应用到系统与环境间既有能量 交换，又有物质交换的敞开系统中，如精馏（蒸馏）、 吸收、萃取等化工单元操作过程，化学反应过程，压缩、 冷冻循环热力过程等不同情况下，计算过程进行时所需 要热与功的数量。
➢热力学第二定律应用到化工传质分离过程的计算中， 可以确定相平衡的条件，计算平衡各相的组成；应用到 化学反应工程中，可以研究过程的工艺条件对平衡转化 率的影响，选择最佳工艺条件；应用到化工过程的热力 学分析中，可以确定能量损耗的数量、分布及其原因， 提高能量的利用率。
i
➢热力学演绎方法：热力学的基本方法
演绎法的核心是以热力学定律作为公理，如将它们 应用于物理化学系统中的相变化和化学变化等过程，通 过严密地逻辑推理，得出许多必然性的结论。
学第一定律 5) 过程的节能，热力学第一及第二定律
化工热力学研究的主要方法
➢状态函数法：热力学的独特方法
关于过程的能量转换和过程的方向与限度这两方面的 问题，热力学都是以状态函数(宏观性质)关联式的形式 给出答案的。
AT ,R W R表示可逆过程， W ：体积功
Qp H
QV U
0 自发过程 S孤立系统 0 平衡过程
与化学热力学相比，化工热力学研究的对象更结 合工程实际。
研究方法：
➢经典热力学 建立在热力学第一、第二定律基础上的，是人类大量
实践经验的总结，是自然界和人类各种活动中的普遍规 律。因而，热力学所给出的结论、宏观性质间关联式的 正确性，具有普遍的意义。
➢分子热力学 从微观角度，将经典热力学、统计物理、量子力学及
化工学科的重要分支和基础学科 化学工程与工艺专业：专业基础技术课程、
必修课和核心课程(42学时)
内容：
{化学热力学：热力学性质的推算 相平衡和化学平衡 工程热力学：热功转化、有效能利用问题
基础：热力学第一定律、第二定律和第三定律
过程发展
第六级
流程配置
第五级
全流程的 最优化设 计和控制
吸收系 反应系 蒸馏系 统模拟 统模拟 统模拟
有限的实验数据结合起来，通过建立数学模型、拟合模 型参数，对实际系统热力学性质进行计算与预测。
应用
1) 物性数据的测定、推算与评价：无机物与有机物 （单质与化合物、混合物）
2) 从可测量的物性，如流体的p-V-T-x关系及 计算不可测量的物性，如U、H、S、A、G等。
3) 工艺过程的技术改造与革新 4) 化工过程设计（如物料与热量衡算）的基础，热力
吸收塔 反应器 换热器 蒸馏塔 计算 计算 计算 计算
反应速 传质计 传热计 流体力
度计算
算
算
学计算
相平衡 计算
化学反 应平衡 计算
物料平 热量平 衡计算 衡计算
熵平衡 计算与 分析
化工设模备拟三模系传型统和化化反工物应热性工力学程学和热力学第四第级三级第设“二第备三级一计传级算平一衡物反学计性”性算常质数计和算热力
1993，中国由石油纯出口国变石油纯进口国！
节约能源：
➢ 中国的能源浪费十分惊人 ✓单位能耗创造财富低于发达国家; ✓每GDP的能耗为世界平均水平的3～4倍,
日本的11倍，美国的4.3倍，德国法国的7.7倍
➢新的能源
节能灯
太阳能电池
风力发电机
低压尾汽发电
太阳能路灯
化工热力学的地位和作用
化工热力学：
没有节能意识
柴草能源时代 草木，畜力，太阳，风，水力
化石能源时代 煤，石油，天然气，可燃冰
多能源时代 核能，太阳能，氢能，风能，潮汐能
➢ 能源问题在国家关系中的地位 保证能源供应，关系国家存亡
✓ 海湾问题： 中/俄/日三国能源问题
➢ 中国的能源问题：严重的能源危机
✓ 煤荒，煤炭价格直线上升 ✓ 油荒，原油涨价，柴油汽油涨价。
第8章 蒸汽动力循环与制冷循环 第9章 化学反应平衡 第10章 界面吸附过程热力学
第1章 绪 论
课程目的和要求
➢明确化工热力学研究的对象，掌握热力学研究 问题与处理的方法，认识其在化学工程学科中的 重要地位及其在化工生产中的应用。
➢要求学生在《物理化学》、高等数学等课程的 学习基础上，深入理解与掌握热力学状态函数与 过程函数、状态函数与全微分的密切关系，容量 性质与强度性质，平衡状态与可逆过程，热力学 过程与循环等基本概念与内容。
表面张 导热系 密度计 粘度计 焓的计
力计算 数计算 算
算
算
图 1- 1 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图
1.2 化工热力学研究内容与主要方法
研究内容：
主要讨论热力学第一定律、第二定律在化工过程中的应 用，以及与上述内容有关的基础数据确定方法。
本章主要内容
1.1 化工热力学的地位和作用 1.2 化工热力学研究内容与主要方法 1.3 化工热力学的局限性 1.4 在化工研究与开发中的重要应用 1.5 如何学好化工热力学 1.6 热力学基本概念
1.1 化工热力学的地位和作用
资源和能源问题：走节约化发展道路 人类社会的发展是能源利用的历史！
人类利用能源的三个阶段：
状态函数与全微分关系：热力学能U、温度T、熵S三 个基本状态函数都是全微分，以演绎和推理的方法导出 了包括全部基本原理的方程式。如：
热力学第一定律：
dU δQ δW
热力学第二定律定义的熵： dS δQR
T
熵判据：
0 自发过程 S 0 平衡过程
多元多相系统的基本方程：
dGt StdT Vtdp idni (i 1,2,L , N)
0 自发过程 GT , p 0 平衡过程
i
i
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0 0
自发过程 平衡过程
i i
0 0
自发过程 平衡过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
，
以上所列关系式将过程的方向和限度与系统的初、终
，态状态函数变化的比较联系起来。
，状态函数的变化只与系统的初、终态有关，与过程进 行的途径无关。
➢可利用物质的热力学性质数据，去计算一些实际难测 而需要的数据，如化学反应的热效应与反应平衡等。也 可以对不可逆过程的状态函数变化，按易于计算的可逆 过程状态函数变化进行，如对过程不可逆程度的计算等。
化工热力学
Chemical Engineering Thermodynamics
大连工业大学轻化学院
教学内容
第1章 绪 论 第2章 流体的p-V-T关系 第3章 纯物质(流体)的热力学性质与计算 第4章 溶液热力学基础 第5章 相平衡热力学 第6章 热力学第一定律及其工程应用 第7章 热力学第二定律及其工程应用
➢热力学第二定律应用到化工传质分离过程的计算中， 可以确定相平衡的条件，计算平衡各相的组成；应用到 化学反应工程中，可以研究过程的工艺条件对平衡转化 率的影响，选择最佳工艺条件；应用到化工过程的热力 学分析中，可以确定能量损耗的数量、分布及其原因， 提高能量的利用率。
i
➢热力学演绎方法：热力学的基本方法
演绎法的核心是以热力学定律作为公理，如将它们 应用于物理化学系统中的相变化和化学变化等过程，通 过严密地逻辑推理，得出许多必然性的结论。
学第一定律 5) 过程的节能，热力学第一及第二定律
化工热力学研究的主要方法
➢状态函数法：热力学的独特方法
关于过程的能量转换和过程的方向与限度这两方面的 问题，热力学都是以状态函数(宏观性质)关联式的形式 给出答案的。
AT ,R W R表示可逆过程， W ：体积功
Qp H
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0 自发过程 S孤立系统 0 平衡过程
与化学热力学相比，化工热力学研究的对象更结 合工程实际。
研究方法：
➢经典热力学 建立在热力学第一、第二定律基础上的，是人类大量
实践经验的总结，是自然界和人类各种活动中的普遍规 律。因而，热力学所给出的结论、宏观性质间关联式的 正确性，具有普遍的意义。
➢分子热力学 从微观角度，将经典热力学、统计物理、量子力学及
化工学科的重要分支和基础学科 化学工程与工艺专业：专业基础技术课程、
必修课和核心课程(42学时)
内容：
{化学热力学：热力学性质的推算 相平衡和化学平衡 工程热力学：热功转化、有效能利用问题
基础：热力学第一定律、第二定律和第三定律
过程发展
第六级
流程配置
第五级
全流程的 最优化设 计和控制
吸收系 反应系 蒸馏系 统模拟 统模拟 统模拟
有限的实验数据结合起来，通过建立数学模型、拟合模 型参数，对实际系统热力学性质进行计算与预测。
应用
1) 物性数据的测定、推算与评价：无机物与有机物 （单质与化合物、混合物）
2) 从可测量的物性，如流体的p-V-T-x关系及 计算不可测量的物性，如U、H、S、A、G等。
3) 工艺过程的技术改造与革新 4) 化工过程设计（如物料与热量衡算）的基础，热力
吸收塔 反应器 换热器 蒸馏塔 计算 计算 计算 计算
反应速 传质计 传热计 流体力
度计算
算
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学计算
相平衡 计算
化学反 应平衡 计算
物料平 热量平 衡计算 衡计算
熵平衡 计算与 分析
化工设模备拟三模系传型统和化化反工物应热性工力学程学和热力学第四第级三级第设“二第备三级一计传级算平一衡物反学计性”性算常质数计和算热力
1993，中国由石油纯出口国变石油纯进口国！
节约能源：
➢ 中国的能源浪费十分惊人 ✓单位能耗创造财富低于发达国家; ✓每GDP的能耗为世界平均水平的3～4倍,
日本的11倍，美国的4.3倍，德国法国的7.7倍
➢新的能源
节能灯
太阳能电池
风力发电机
低压尾汽发电
太阳能路灯
化工热力学的地位和作用
化工热力学：
没有节能意识
柴草能源时代 草木，畜力，太阳，风，水力
化石能源时代 煤，石油，天然气，可燃冰
多能源时代 核能，太阳能，氢能，风能，潮汐能
➢ 能源问题在国家关系中的地位 保证能源供应，关系国家存亡
✓ 海湾问题： 中/俄/日三国能源问题
➢ 中国的能源问题：严重的能源危机
✓ 煤荒，煤炭价格直线上升 ✓ 油荒，原油涨价，柴油汽油涨价。
第8章 蒸汽动力循环与制冷循环 第9章 化学反应平衡 第10章 界面吸附过程热力学
第1章 绪 论
课程目的和要求
➢明确化工热力学研究的对象，掌握热力学研究 问题与处理的方法，认识其在化学工程学科中的 重要地位及其在化工生产中的应用。
➢要求学生在《物理化学》、高等数学等课程的 学习基础上，深入理解与掌握热力学状态函数与 过程函数、状态函数与全微分的密切关系，容量 性质与强度性质，平衡状态与可逆过程，热力学 过程与循环等基本概念与内容。
表面张 导热系 密度计 粘度计 焓的计
力计算 数计算 算
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1.2 化工热力学研究内容与主要方法
研究内容：
主要讨论热力学第一定律、第二定律在化工过程中的应 用，以及与上述内容有关的基础数据确定方法。
本章主要内容
1.1 化工热力学的地位和作用 1.2 化工热力学研究内容与主要方法 1.3 化工热力学的局限性 1.4 在化工研究与开发中的重要应用 1.5 如何学好化工热力学 1.6 热力学基本概念
1.1 化工热力学的地位和作用
资源和能源问题：走节约化发展道路 人类社会的发展是能源利用的历史！
人类利用能源的三个阶段：
状态函数与全微分关系：热力学能U、温度T、熵S三 个基本状态函数都是全微分，以演绎和推理的方法导出 了包括全部基本原理的方程式。如：
热力学第一定律：
dU δQ δW
热力学第二定律定义的熵： dS δQR
T
熵判据：
0 自发过程 S 0 平衡过程
多元多相系统的基本方程：
dGt StdT Vtdp idni (i 1,2,L , N)
0 自发过程 GT , p 0 平衡过程
i
i
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自发过程 平衡过程
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自发过程 平衡过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
，
以上所列关系式将过程的方向和限度与系统的初、终
，态状态函数变化的比较联系起来。
，状态函数的变化只与系统的初、终态有关，与过程进 行的途径无关。
➢可利用物质的热力学性质数据，去计算一些实际难测 而需要的数据，如化学反应的热效应与反应平衡等。也 可以对不可逆过程的状态函数变化，按易于计算的可逆 过程状态函数变化进行，如对过程不可逆程度的计算等。
化工热力学
Chemical Engineering Thermodynamics
大连工业大学轻化学院
教学内容
第1章 绪 论 第2章 流体的p-V-T关系 第3章 纯物质(流体)的热力学性质与计算 第4章 溶液热力学基础 第5章 相平衡热力学 第6章 热力学第一定律及其工程应用 第7章 热力学第二定律及其工程应用