化工热力学教程.pptx

1化工热力学课程内容简介7章：第1章绪论化工热力学的发展和常用术语第2章流体的热力学性质状态方程热力学性质计算第3章热力学第一定律及其应用热量衡算第4章热力学第二定律及其应用蒸汽与动力循环第5章化工过程的有效能分析第6章溶液热力学活度系数模型第7章相平衡及其计算方法汽液平衡反应工程热力学环境热力学

2化工热力学课程学习的基本要求掌握经典热力学基本理论——培养热力学的理念和思维方式掌握常用状态方程和活度系数模型的特点和适用范围——拥有自己的百宝箱（状态方程、活度系数库）掌握热力学性质、能量平衡和相平衡计算的基本方法——具备应用状态方程或活度系数模型解决具体问题的能力

3第一章绪论热力学(thermo-dynamics)是自然科学的几大分支学科之一。热力学最初起源于人们对热和功相互转换的研究，这也是热力学这一称谓的来历。描述热和功相互转化规律的热力学第一定律(Thefirstlawofthermodynamics)和热力学第二定律(Thesecondlawofthermodynamics)是热力学的基石。如何提高热/功转换效率，即开发高效热机或冷机成为早期热力学研究的主要任务。随着科学技术的发展，热力学的研究已不再限于高效热机或冷机的开发，它已应用于众多物理和化学问题的解决。特别是在化学方面，热力学使其由定性向着定量转变，使化学日益成为一门精确的科学。

4化工热力学——将热力学基本理论应用于化工过程,解决具体问题的过程中逐步发展起来的一门工程科学。

5化学工程师需要化工热力学原料反应器分离设备传输设备分离设备分离设备分离设备分离设备分离设备分离设备产品2产品1产品4产品3产品6产品5产品n产品7

6过程设计中的热力学问题能量平衡反应平衡反应动力学方程如何计算活度或逸度？焓、熵计算！

7分离过程设计尤其需要热力学闪蒸蒸馏精馏萃取——液-液相平衡吸收——气-液相平衡吸附——气-固吸附平衡汽-液相平衡

8化工热力学在化学工程中的作用

9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。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。

101.2化工热力学的功能及其局限性1.2.1.化工热力学的特点（一）经典热力学基本理论的普遍适用性和热力学模型方法的经验近似性热力学的基石——热力学第一定律和热力学第二定律是人们通过长期生产实践和科学实验总结出来的，可普遍适用，正确性不可怀疑。经典热力学的基本理论体系是基于这两大定律、通过严格的数学推演建立起来的，因而其正确性也是没有任何限定的。

11另一方面，经典热力学回答的只是自然界物质变化和能量转换的普遍规律，这些基本原理只有和具体研究对象的特殊性结合起来才能解决实际问题。由于自然界物质种类繁多、不同物质体系的个性差别很大，人类对它们的认识必然是渐进的、近似的和带经验性的。因此化工热力学提供给化学工程师的各种模型、方程又常常是带经验性的、近似的和具有特殊适用背景的。基本原理和方法+模型或状态方程?具体问题

12（二）热力学只能解决化学或物理变化进行的方向与限度，不能描述其历程例如，热力学可帮助我们判断一个可逆反应在特定的条件下是向正反应方向进行、还是向逆反应方向进行，确定何种情况下将达到反应平衡，达到反应平衡后体系的状态等，但不能回答反应进行的速度问题，不能确定反应达到平衡所需的时间。在实际工作中，热力学常用来回答能不能的问题，而动力学则是回答可行性的问题。可能是前提，只有在可能的前提下才有探讨其可行性的必要，这是通过热力学的课程学习必须具备的分析和解决问题的方法和原则。

131.2.2.化工热力学的基本功能（一）描述能量转换的规律，确定某种能量向目标能量转换的最大效率（二）描述物态变化的规律和状态性质（三）确定相变发生的可能性及其方向，确定相平衡的条件和达到相平衡时体系的状态（四）确定化学反应发生的可能性及其方向，确定反应平衡的条件和平衡时体系的状态

141.3热力学的发展历程和趋势热力学的发展经历了以下4个阶段：（一）经典热力学基本定律的诞生（19世纪中期）（二）基于热力学基本定律建立经典热力学理论体系（三