化工热力学4Chapter4流体混合物的热力学性质教材课程.pptVIP

2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 1 Chapter4．流体混合物的热力学性质 讨论对象：非电解质溶液的热力学性质 §4.1 变组成体系热力学性质间的关系 §4.2 化学位和偏摩尔性质 §4.3 逸度与逸度系数 §4. 4 理想溶液和标准态 §4. 5 活度与活度系数 §4. 6 混合过程性质变化 §4. 7 超额性质（Excess Properties） §4. 8 活度系数与组成的关联 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 2 §4.1 变组成体系热力学性质间的关系 一、纯物质或定组成均相热力学基本关系式(复习) dU=TdS－pdV (3-1) U=f (S,V ) nU=f (nS, nV ) dH=TdS+Vdp (3-2) H=f (S,p ) nH=f (nS, p ) dA=SdTpdV (3-3) A=f (T,V ) nA=f (T, nV ) dG=SdT+Vdp (3-4) G=f (T,p ) nG=f (T, p ) 二、均相敞开系统的热力学基本关系式 nU=f(nS,nV,n1,n2,…ni,…)或Ut=f(St,Vt,n1,n2,…ni,…) 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 3 §4.1 变组成体系热力学性质间的关系 二、均相敞开系统的热力学基本关系式 nU=f(nS,nV,n1,n2,…ni,…)或Ut=f(St,Vt,n1,n2,…ni,…) 三、化学位（化学势） 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 4 §4.1 变组成体系热力学性质间的关系 三、化学位（化学势） 将H,A,G定义式代入式(4-3)得式(4-4,4-5,4-6) nH=nU+p(nV) nA=nUT(nS) nG=nHT(nS)=nU+p(nV) T(nS) 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 5 §4.1 变组成体系热力学性质间的关系 三、化学位（化学势） 思考：传热、流动、传质推动力？ 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 8 §4.2化学位和偏摩尔性质 四、对偏摩尔性质的理解 在T0、p0下,加入0.1molH2O到CH3OH水溶液中、溶液体积变化Vt=?已知T0、p0时,纯水体积V0=18.1cm3/mol。 理想溶液：Vtid=(nV)id=18.10.1=1.81cm3 实际溶液：Vtreal=(nV)real=1.78cm3 加入的水在溶液中的有效摩尔体积即偏摩尔体积为： 说明了溶液中的i组分的摩尔性质与其纯物质的摩尔性质之间的偏差，此例即说明了H2O在溶液中的有效摩尔体积。此时溶液的总体积： 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 9 §4.2化学位和偏摩尔性质 五、偏摩尔吉氏函数与化学位 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 10 §4.2化学位和偏摩尔性质 六、偏摩尔性质方程 可以证明有一个关联纯组分或定组成溶液摩尔热力学性质方程,都对应存在一个关联溶液中某一组分i的相应的偏摩尔性质方程，如H=U+pV、对应存在着 证明:nH=nU+p(nV) 即： 七、溶液的三类性质 1. 溶液性质:M,如:H,S,G,V 2. 溶液中i组分的偏摩尔性质: 3. 纯组分i性质: Mi,如: Hi, Si, Gi, Vi 纯组分i在p0, T0下的性质: 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 11 §4.2化学位和偏摩尔性质 八、用偏摩尔性质表达溶液的摩尔性质 九、用溶液的摩尔性质表达偏摩尔性质（重点：二元体系） （4-11）、（4-12） 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 12 §4.2化学位和偏摩尔性质 九、用溶液的摩尔性质表达偏摩尔性质（重点：二元体系） （一）解析法（重点掌握二元溶液） 2. 二元溶液 代入上式得： 2018-5-30 Chapter4流体混合物的热力学性质 13 §4.2偏摩尔性质 九、用溶液的摩尔性质表达偏摩尔性质（一）解析法 3. 计算举例 例题4-1(P66~67)某实验室配制含有20%(质量%)的甲醇(组分1)水溶液3103m3，试求需多少体积的20℃的甲醇与水混合。已知20℃时20%的甲醇水溶液中甲醇的偏摩尔体积为37.8cm3/mol、水的偏摩尔体积为18.0cm3/mol；对应的纯物质的体积分别为40.46cm3/mol和18.04cm3/mol。 分析: 将质量%换算成mol%x1、x2，代入上式得单