四川大学热力学复习大纲

四川大学化工热力学课程教学大纲

二、教学目的及要求

本课程是化学工艺与工程各专业本科生必修的一门专业理论基础课，是主干课之一。它的主要任务，是使学生熟悉热力学基本定律在化学工程中的应用，掌握根据热力学原理求取化工基础数据和化工过程中热量与功的计算方法，培养学生应用热力学基本原理分析、解决化工领域中有关问题的初步能力。

本课程的基本要求是：

1.在学习物理化学课程的基础上，进一步深化对热力学基本定律和概念的了解；

2.熟悉纯物质的P-V-T性质和常用的流体状态方程式，掌握利用P-V-T和热容数据计算焓、熵、逸度、逸度系数等热力学数据的热力学关系式与方法；

3.了解描述流体混合物的热力学性质的方法，初步掌握用状态方程式来计算混合物的热学性质；

4.初步了解熵方程式的意义和应用，掌握有效能、理想功、损失功的概念和化工过程能量分析的基本方法；

5.掌握热功转化的原理，熟悉在蒸汽动力过程、制冷和冷冻过程中，热功转化原理的基本过程和计算方法；

6.深入了解流体相平衡的各种类型和热力学处理方法，了解超额自由焓函数的影响，掌握单一反应平衡组成的计算方法；

三、教学内容

第一章：绪论（2学时）

1.化工热力学的范畴、地位与作用；

2.本课程的基本内容与要求；

3.本课程的特点与学习方法。

第二章：流体的P-V-T关系（8学时）

1.纯流体的P-V-T性质；

2.气体的状态方程式：Virial方程；舍到第二维里系数的方程及其应用；立方型方程（R-K方程和SRK方程）及其应用；多参数方程（B-W-R方程和马丁一候方程）介绍；

3.对比态原理及其应用：偏心因子；Pitzer的第二维里系数式和普遍化压缩因子图；Lee和Kesler三参数对应状态原理的解析式；

4.真实气体混合物的P-V-T关系：虚拟临界常数；Dolton定律、Amegat定律的应用与普遍化压缩因子图；混合物的状态方程式；

5.液体的P-V-T性质。

第三章：流体的热力学性质（8学时）

1.热力学性质的计算：应用Maxwell关系式导出dS、dH和dU方程；剩余性质；计算H、S的原理与方法；气体热力学性质的普遍化关系；

2.两相系统的热力学性质与热力学性质图表。

第四章：化工过程的能量分析（5学时）

1.能量平衡方程及其在稳流体系的应用；

2.熵与熵增原理；熵平衡基本方程；

3.理想功的概念及其在非流动过程和稳流过程表达式；损失功概念及计算。

4.有效能的概念及计算；有效能损失及计算；有效能衡算基本方方程及有效能效率；有效能分析法及应用。

第五章：蒸汽动力循环与制冷循环（8学时）

1.蒸气动力循环：朗肯循环基本过程；朗肯循环过程中的热、功和效率计算；朗肯循环改进的基本途径；

2.制冷循环：逆卡诺循环；功量与热量的计算；制冷系数；蒸汽压缩制冷循环过程在T-S图及P-H图上的表示；功耗与制冷系数的计算；制冷剂的选择；多级压缩制冷、复叠式制冷、吸收式制冷和基本原理与基本过程；

3.气体绝热膨胀的制冷原理：节流效应与转化曲线；节流膨胀及温度降与制冷量；膨胀制冷的基本原理和过程；基本等熵膨胀过程和热量和功量计算；

4.气体液化的最小功；林德循环及其液化量、制冷量与功耗的计算；克劳特循环及其计算；

第六章：均相混合物的热力学性质（10学时）

1.变组成体系热力学性质间的基本关系式；

2.偏摩尔性质与化学位：定义；物理意义；关联偏摩尔性质的方程式；偏摩尔性质与溶液的摩尔性质的关系；

3.Gibbs-Duhem方程式及其基本应用；

4.逸度、逸度系数、分逸度系数的定义；

5.纯物质逸度的计算；压力和温度对逸度的影响；

6.理想溶液的逸度；标准态；以Lewis-Randall定则为基础和以Henry定律为基础的两种理想溶液模型；

7.分逸度系数与计算方法；

8.混合物逸度与分逸度间的关系；

9.活度及活度系数：定义、标准态；

10.混合物性质变化：偏摩尔性质变化；混合物性质变化与活度的关系；

11.超额性质：超额自由焓；超额自由焓与活度系数的关系；

12.活度系数与组成关联式：沃尔型方程；局部组成型方程及UNIQUAC模型。

第七章：相平衡（8学时）

1.平衡的判据。

2.互溶体系汽液平衡相图；汽液平衡体系的分类与相图类型。

3.汽液平衡的热力学处理方法；活度系数法和状态方程法。

4.汽液平衡计算的基本问题。

5.低压下气液平衡的计算。

6.中压下气液平衡的计算。

7.由实验数据求取活度系数。

8.汽液平衡数据的热力学一致性检验。

9.溶液的稳定性判据；液-液平衡基本相图。