第一章化工热力学(2014年)概念.pptVIP

大连理工大学 张乃文 化工热力学 第一章 绪论 第二章 流体的热力学性质 第三章 热力学第一定律及其应用 第四章 热力学第二定律及其应用 第五章 化工过程的热力学分析 第六章 溶液热力学性质 第七章 流体相平衡 第八章 化学反应平衡 化工热力学(第二版) 第一章 绪论 第二章 流体的p-V-T性质 第三章 纯流体的热力学性质 第四章 溶液热力学性质 第五章 流体相平衡 第六章 化工过程能量分析 第七章 压缩、膨胀、动力循环与制 冷循环 第八章 化学反应平衡 1.1 化工热力学的范畴和任务1.1 The Scope of Thermodynamics 1-1-1 化工热力学的发展 1-1-2 化工热力学的研究内容 1-1-1 化工热力学的发展The Development of Chemical Engineering Thermodynamics 1-1-1 化工热力学的发展 热现象是人类最早接触到的自然现象之一。 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。热力学(thermodynamics)一词的意思是热(thermo)和动力(dynamics)，既由热产生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。 1593年，伽利略研究出第一支温度计，开始定量研究热学。 1-1-1 化工热力学的发展 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工成为重要的研究课题。 早在十九世纪中期，就确立了关于能量转化和守恒的热力学第一定律以及关于热机效率的热力学第二定律。这两个基本定律以及其他一些基本概念就构成了热力学的基础。 1-1-1 化工热力学的发展 1-1-2 化工热力学的研究内容The Research of Chemical Engineering Thermodynamics 1-1-2 化工热力学的研究内容 化工热力学的主要研究内容在于决定设计分离过程、化学反应器所需的相平衡以及化学反应平衡的数据、参数和平衡时的状态以及对化工过程进行热力学分析。 （1）降低原料消耗，制止环境污染和不用剧毒物质作原料等，要求发展新的合成工艺。可以用热力学的方法来判断这些新工艺是否可行。 （2）提高产品质量是化工生产始终不渝的任务，特别是高新技术的出现和人类健康的要求，需要有高纯度的产品。 1-1-2 化工热力学的研究内容 （3）化工生产中，在设计、生产操作和产品质量控制中需要大量的多元相平衡数据，以便在冷凝、汽化、闪蒸、液相节流、蒸馏、吸收、萃取和吸附等单元操作中应用。 （4）在过程开发中的关键步骤是如何把实验室成果进行放大，实现工业化。这不仅需要运用化学工程的原理和方法，还需大量的基础数据，包括热力学数据和其它化工物性数据。 （5）物料衡算和热量衡算是化工工艺设计的基础，是决定生产过程中所需设备数目和设备主要尺寸的依据。? 1.2 化工热力学的特点和限制The Trait and Limit of Chemical Engineering Thermodynamics ⑴ 工程热力学 Engineering Thermodynamics 十九世纪蒸汽机的发明和相应的科学形成了工程热力学，工程热力学主要研究功热转换，以及能量利用率的高低。 ⑵ 化学热力学 Chemical Thermodynamics 应用热力学原理研究有关化学的各类平衡问题，这在物理化学中是一个很重要的组成部分。离开了热力学原理，许多化学现象就无法深入探讨下去。化学热力学主要侧重于热力学函数的计算，主要是H、S、U、A和G的计算。 ⑶ 化工热力学 Chemical Engineering Thermodynamics 研究在化学工程中的热力学问题，化工热力学具有化学热力学和工程热力学的双重特点。它既要解决能量的利用问题，又要研究解决相际之间质量传递与化学反应方向与限度等问题。 ⑷ 统计热力学 Statistical Thermodynamics 统计热力学是年轻的、刚刚起步的学科，它从微观角度出发，例如采用配分函数，研究过程的热现象。但用统计热力学研究出来的结果与实际结果还有一段距离，还需要进一步去完善。 　 1.2化工热力学的特点和限制 经典热力学(Classical thermodynamics)有两大特点：不研究物质的结构和不考虑过程的细节，因此决定了它的优缺点。 经典热力学只能处理平衡问题，只要知道体系的