自考化工热力学大纲_201211修改

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1、1（高纲号 0698） 0248502485 化工热力学化工热力学南京工业大学编南京工业大学编 (2012.11.修改)一、课程性质及其设置目的与要求一、课程性质及其设置目的与要求（一）课程性质和特点（一）课程性质和特点化工热力学是我省高等教育自学考试化学工程专业（本科段）的一门专业课，是化学工程学分支学科之一。化工热力学课程结合化工过程阐述热力学定律及其运用，是化工过程研究、设计和开发的理论基础。本课程以“高等数学”、“大学物理”、“化学”、“物理化学”、“微机基础”和“算法语言”等为先修课程。要求学生在学完“物理化学”，对化工厂有了初步认识（经过化工厂认识实习或化工厂实际工作），并在具备化

2、工过程和设备初步知识（至少学完“化工原理”上册）的基础上进行学习。本课程学完后，应考者应初步具备运用热力学定律和有关理论知识，对化工过程进行热力学分析的基本能力；应初步掌握化学工程设计和研究中获取热力学数据的方法，对化工过程进行相关计算的方法。为学习后续课程和从事化工类专业实际工作奠定基础。（二）本课程的基本要求（二）本课程的基本要求1、熟悉流体 PVT 关系及其计算，纯物质热力学性质基本关系式和计算方法。掌握以偏心因子 为第三参数的普遍化法计算 PVT 数据和焓（H）、熵（S）数据。掌握剩余性质定义、物理意义、计算方法及在热力学计算中的运用。熟悉常用的热力学图表。2、较深入地理解热力学第一定

3、律和第二定律的基本原理。掌握能量平衡方程，能熟练进行化工厂常见的稳流过程（如换热、流体输送等）的热功计算。领会理想功、损失功和有效能（火用）等定义、物理意义、计算方法、运用和相互关系，能对化工过程能量利用的合理性进行初步评价。3、熟悉蒸汽动力循环和制冷循环装置、工作原理和相关计算。4、领会溶液热力学基本概念。掌握偏摩尔性质、混合过程性质变化、逸度和逸度系数、活度和活度系数以及超额性质等定义、物理意义、计算方法和运用。熟悉上述各性质间相互关系，熟悉理想溶液和非理想溶液的热力学特性。5、熟悉相平衡条件和相平衡判据、相律及应用、完全互溶二元体系相图。熟悉气液平衡热力学处理方法，中低压下气液平衡计算方

4、法。熟悉活度系数与组成关联式，能由少量实验数据计算全浓度范围的活度系数。2二、考核目标（考核知识点、考核重点和考核要求）二、考核目标（考核知识点、考核重点和考核要求）第第 1 1 章章 绪论绪论1.11.1 考核知识点考核知识点1.1.1 化工热力学研究内容1.1.2 化工热力学研究方法1.21.2 考核要求考核要求1.2.1 化工热力学研究内容领会：（1）热力学是研究能量、能量转化以及与能量转化有关的热力学性质间相互关系的科学；（2）化工热力学是研究热力学原理在化工过程中的应用，它涉及二方面问题：平衡研究和过程的热力学分析。1.2.2 化工热力学处理问题的方法了解：热力学的处理问题方法：实际

5、过程 = 理想模型 + 校正第第 2 2 章章 流体流体 P PV VT T 关系关系2.12.1 考核知识点考核知识点2.1.1 纯流体 PVT 行为2.1.2 状态方程 2.1.3 对比态原理及普遍化关系2.1.4 真实气体混合物 PVT 关系2.22.2 考核重点考核重点2.2.1 立方型状态方程2.2.2 以偏心因子 为第三参数的普遍化关系2.32.3 考核要求考核要求2.3.1 纯流体 PVT 行为识记：（1）纯物质 PV 图、PT 图及图中点、线和区域意义； （2）临界点和三相点意义、3超临界区（流相区）特性。2.3.2 状态方程了解：状态方程分类和价值。识记：（1）理想气体状态方

6、程、气体通用常数 R 的意义和单位； （2）Virial Eq(维里方程)：压力多项式、体积多项式、维里方程的截断式； （3）立方型状态方程（van der Waals Eq 和 RedlichKwong Eq）。领会：（1）立方型状态方程中参数 a，b 意义，维里系数 B，C 意义； （2）立方型状态方程根的求解方法； （3）立方型状态方程三个根的意义。2.3.3 对比态原理和普遍化关系识记：对比态原理。领会：（1）偏心因子 定义、物理意义和计算； （2）以偏心因子 为第三参数计算压缩因子的方法：普遍化第二维里系数法和普遍化压缩因子法。2.3.4 真实气体混合物 PVT 关系了解：（1）真实

7、气体混合物 PVT 关系简便计算方法：虚拟临界参数法和 Kay 规则。 （2）状态方程的混合规则，混合物的第二维里系数与混合物的立方型状态方程。第第 3 3 章章 纯流体热力学性质纯流体热力学性质3.13.1 考核知识点考核知识点3.1.1 热力学性质间关系3.1.2 焓变和熵变计算3.1.3 纯流体热力学性质和热力学图表3.23.2 考核重点考核重点3.2.1 热力学性质焓和熵的计算、剩余性质及其应用3.2.2 TS 图及水蒸气特性表意义和应用3.33.3 考核要求考核要求3.3.1 热力学性质间关系识记：（1）单相流体系统基本方程； （2）点函数（状态函数）间的数学关系式；（3）麦克斯韦关

8、系式（Maxwell Eq）。了解：dS 方程、dH 方程和 dU 方程。3.3.2 焓变和熵变计算领会：（1）剩余性质MR定义； （2）HR和SR基本计算式； （3）由HR和SR计算焓 H 和熵 S 的方法，标准态选取； （4）由普遍化第二维里系数法和普遍化压缩因子法计算HR和SR4以及 H 和 S（H 和S）的方法。3.3.4 纯流体热力学性质及热力学图表识记：（1）单组分系统气液两相混合物热力学性质计算方法； （2）干度 X 的意义。领会：（1）TS 图意义及应用； （2）常见化工过程物质状态变化在 TS 图上的表示方法； （3）用 TS 图数据计算过程热和功以及热力学性质的变化值； （

9、4）水蒸汽表中各栏目意义及关系，水蒸汽表使用方法。第第 4 4 章章 溶液热力学性质溶液热力学性质4.14.1 考核知识点考核知识点4.1.1 均相敞开体系热力学性质间关系式 4.1.2 偏摩尔性质4.1.3 混合变量(混合过程热力学性质变化) 4.1.4 逸度和逸度系数 4.1.5 理想溶液和标准态4.1.6 活度、活度系数和超额性质(过量性质)4.1.7 活度系数模型（活度系数与组成关系式）4.24.2 考核重点考核重点4.2.1 偏摩尔性质4.2.2 逸度和逸度系数4.2.3 理想溶液与非理想溶液4.2.4 活度、活度系数和超额自由焓4.34.3 考核要求考核要求4.3.1 均相敞开体系

10、热力学性质间关系式领会：（1）单相流体系统组成变化时热力学性质间关系式：d(nH)，d(nV)，d(nG)，d(nA)表达式及应用范围； （2）化学位 i 定义式（各种形式）。4.3.2 偏摩尔性质领会：（1）偏摩尔性质 定义和物理意义； （2）Mi、 与 M 的关系； （3） 与 i 关系。应用： 计算法：解析法和作图法。识记：Gibbs - Duhem 方程的常用形式及用途.4.3.3 混合变量（混合过程热力学性质）M领会：（1）混合性质变化 M 和混合偏摩尔性质变化 定义、物理意义和两者关系；（2）M 和 与标准态M oi关系； （3）G 与活度关系； （4）理想溶液混合性质变iMiMi

11、MiMiMiM5化Gid、Vid、Hid和 Sid。4.3.4 逸度和逸度系数1. 纯物质逸度和逸度系数领会：（1）纯物质逸度、逸度系数完整定义和物理意义； （2）纯气体逸度计算方法；（3）纯液体逸度计算思路。2. 混合物逸度和逸度系数领会：（1）混合物中组分 i 逸度和逸度系数定义； （2）混合物中组分 i 逸度和逸度系数基本计算式。（3）混合物(整体)逸度和逸度系数定义；了解：（1）混合物（整体）的逸度与混合物中组分 i 逸度的关系，温度和压力对逸度的影响。4.3.5 理想溶液领会：（1）研究理想溶液的目的； （2）理想溶液中组分 i 的逸度与 i 组分在标准态下的逸度f0i的关系，二种标

12、准态（表示两种理想溶液模型）； （3）理想溶液模型的意义； （4）理想溶液的特点。4.3.6 活度、活度系数和超额自由焓领会：（1）活度和活度系数定义、物理意义和应用；（2）超额性质ME和偏摩尔超额性质定义和物理意义； （3）ME与混合过程超额性质变化 ME以及混合性质变化 M 的关系； （4）GE物理意义，GE与活度系数 i 关系式及应用。4.3.7 活度系数与组成关联式，由实验数据确定活度系数领会：（1）非理想溶液的GE模型：正规溶液模型和无热溶液模型； （2）常用活度系数与组成关联式：Redlich Kister 经验式，Wohl 型方程及其常用形式（Margules Eq.和 Van

13、Laar Eq.）； 应用：（1）确定活度系数与组成关联式中参数的简便方法：由一组精确的气液平衡实验数据，由恒沸点下气液平衡数据以及由无限稀释活度系数； （2）由少量实验数据确定全浓度范围的活度系数。了解：（1）局部组成概念； （2）Wilson Eq.的引入和应用； （3）Wilson Eq.优点和局限性。第第 5 5 章章 相平衡相平衡 5.15.1 考核知识点考核知识点5.1.1 平衡判据与相律5.1.2 汽液平衡基本问题5.1.3 汽液平衡计算5.1.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验65.25.2 考核重点考核重点汽液平衡基本问题及中低压下汽液平衡计算5.35.3 考核要求考核要求5

14、.3.1 平衡判据与相律领会：（1）多相多组分体系相平衡判据及其最常用形式： （2）结合复习物理化学的热力学部分进一步掌握相律及其应用。5.3.2 汽液平衡基本问题了解：（1）相变化过程需解决的两类问题：由平衡的温度压力计算平衡各相组成及由平衡各相组成确定平衡的温度压力； （2）完全互溶二元体系汽液平衡相图； （3）汽液平衡两种常用的热力学处理方法：活度系数法和状态方程法。5.3.3 汽液平衡计算领会：工程上常见汽液平衡问题的五种类型：泡点温度计算、泡点压力计算、露点温度计算、露点压力计算和闪蒸计算。应用：掌握常压或低压下汽液平衡计算方法：完全理想系（气相为理想气体、液相为理想溶液）和部分理想

15、系（气相为理想气体、液相为非理想溶液）汽液平衡计算法。5.3.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验了解： （1）热力学一致性检验的基本方程 Gibbs Duhem Eq. 及其活度系数形式； （2）用面积法检验恒温 VLE 数据和恒压 VLE 数据。第第 6 6 章章 化工过程能量分析化工过程能量分析6.16.1 考核知识点考核知识点6.1.1 热力学第一定律和能量平衡方程6.1.2 热力学第二定律，热功的不等价性和熵6.1.3 理想功、损失功及热力学效率6.1.4 有效能及其计算6.26.2 考核重点考核重点6.2.1 稳流系统能量平衡方程及其应用6.2.2 热功的不等价、熵增原理6.2.3

16、理想功和损失功76.36.3 考核目标考核目标6.3.1 热力学第一定律和能量平衡方程领会：（1）能量守恒和转化原理； （2）敞开体系能量平衡方程； （3）能量平衡方程的不同形式； （4）稳流体系能量平衡方程的简化及应用。6.3.2 热力学第二定律，热功转换的不等价性和熵领会：（1）热力学第二定律原理，热功转化的不等价性：功全部能变化成热，热只能够部分变为功，热变功的最大效率； （2）结合复习物理化学热力学部分，进一步领会克劳修斯不等式、熵定义、熵增原理和熵差计算。6.3.3 理想功和损失功领会：（1）理想功定义和物理意义，“完全可逆”的含义；（2）损失功定义和物理意义，损失功与过程不可逆性关系； （3）热力学效率定义和用途。应用：稳流过程的理想功和损失功的计算。6.3.4 有效能（火用）领会：（1）能量存在品质（级别）差