化工热力学---第3章 均相封闭系统热力学原理及应用.pptVIP

Chapter 3 均相封闭体系的热力学原理及其应用 3.1 引言 学习化工热力学的目的在于应用，最根本的应用之一就是热力学性质的推算。 本章的主要任务就是将纯物质和均相定组成混合物系统的一些有用的热力学性质表达成为能够直接测定的p、V、T及Cp*（理想气体热容）的普遍化函数，再结合状态方程和Cp*模型，就可以得到从p、V、T推算其它热力学性质的具体关系式。即可以实现由一个状态方程和理想气体热容模型推算其它热力学性质。 重点讲授内容 1 从均相封闭系统的热力学基本关系出发，获得热力学函数（如U、H、A、G、S、CP和CV等）与p、V 、T之间的普遍依赖关系； 掌握新逸度和逸度系数的概念及其计算方法； 将普遍化热力学关系与具体的状态方程相结合，得到适用于特定系统物性计算公式，从而达到由p-V-T关系计算其它热力学性质的目的。本章只讲授均相封闭系的计算。 由对应状态原理计算热力学性质； 介绍热力学图、表的制作原理和应用。 3.2 热力学性质间的关系3.2.1 热力学基本关系式 3.2.2 状态函数间的数学关系式 状态函数的性质 3.3 热容3.3.1 理想气体的热容 恒压热容的定义 理想气体的热容只是温度的函数，通常表示成温度的幂函数，例如可表达为 3.3.2 真实气体的热容 3.3.3 液体的热容 由于压力对液体性质影响较小，通常仅考虑温度的作用，液体的热容 3.4 热力学性质的计算3.4.1 基本关系式 液体焓和熵的计算 例3 求液体水从A(0.1MPa,25℃) 变化到B(100MPa,50℃)  时的摩尔焓变和摩尔熵变。 3.4.3 偏离函数法 3.4.4 状态方程法（1）以T、P为自变量的状态方程 （2）以T、V为自变量的状态方程 例3-5 用RK方程计算125℃ ，10MPa下丙烯的HR和SR 3.4.6 气体热力学性质的普遍化关系 例3-6 计算1-丁烯蒸气在473.15K，7MPa下的V、U、H和S。 3.5 逸度与逸度系数3.5.1 逸度及逸度系数的定义 3.5.2 气体的逸度(1)逸度系数和P、V、T间的关系 (1) 从实验数据计算逸度和逸度系数 将PVT的实验数据代入上式进行数值积分或图解积分可求出逸度系数。 (2) 从焓值和熵值计算逸度和逸度系数 例3-7确定过热水蒸气在473.15K和9.807×105Pa 时的逸度和逸度系数 (3) 用状态方程计算逸度和逸度系数 (4) 用普遍化关系式计算逸度和逸度系数 例3-8 计算1-丁烯蒸气在473.15K，7MPa下 的 f 和φ 例3-9 用下列方法计算407K，10.203MPa下丙烷的逸度. a. 理想气体 b. RK 方程 c. 普遍化三参数法 逸度和逸度系数随T、P的变化 3.5.3 液体的逸度 3.6纯物质两相系统的热力学性质及热力学图表 对化工过程进行热力学分析，对工程进行工艺与设备计算时，需要物质在各种状态下的焓、熵、比容等热力学参数的数据，虽然可以用前面介绍的方法进行计算，但工程技术人员在解决各种问题时，却希望能够迅速、简便的获得所研究物质的各种热力学性质参数。 为此，人们将某些常用物质（如水蒸气、空气、氟里昂等）的焓、熵、比容和温度、压力的关系制成专用的图或表，常用的有水和水蒸气的热力学性质表（附录C和D），温熵图、压焓图、焓熵图，这些热力学性质图表使用极为方便。 在同一张图上，知道了温度、压力就可以查出各种热力学性质参数。那么这些图表是如何制作的，有什么共性?如何用？这就是本节我们重点要解决的问题。 3.6纯物质两相系统的热力学性质及热力学图表3.6.1纯物质两相系统的热力学性质 (P、V、T、H、S) 3.4.3 水蒸气表 逸度系数的求取方法 在相同的温度下，从基准态压力P*积分到压力P 根据定义： 可得 若取p*=p时的理想气体为基准态，则 解: 文献中可查得的，473.15K时的最低压力为6kPa。假设蒸气处于此状态时是理想气体。此时，从蒸气表中查出如下的基准态值： 2827.9 1000 2844.8 700 H kJ/kg P kPa 980.7 Hi 6.6940 6.8865 S kJ/(kg?K) Si 维里方程 ① 以T、P为自变量的状态方程 ② 以T、V为自变量的状态方程 代入下式 ② 以T、V为自变量的状态方程 RK方程 SRK方程 PR方程 作业: 试推导以上方程 ①普遍化三参数法 ②普遍化维里系数（适用于Vr≥2） 查图 a. 理想气体