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1、聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论化工热力学化工热力学Chemical Engineering Chemical Engineering ThermodynamicsThermodynamics主讲人：主讲人： 仲仲 秀秀 娟娟Tel: 15006373919Tel: 15006373919Email: Email: 化 学 工 程 专 业 的 核 心 课 程节 能 减 排 的 重 要 工 具聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论苯乙烯正常沸点为418K，汽化热为40.31KJ/mol。若控制蒸馏温度为30，压力应控制为多少？（ ）A、24.8KPa；B、0.12KPa；C
2、、12.4KPa； D、1.24KPa Clausius-ClapeyronClausius-Clapeyron方程方程克劳修斯克劳修斯- -克拉佩隆方程克拉佩隆方程聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论 教材和参考书教材和参考书 1 1 陈钟秀，顾飞燕陈钟秀，顾飞燕. . 化工热力学，化工热力学，第三版第三版. . 北京：化学工业出版社北京：化学工业出版社2 2 金克新，赵传钧，马沛生金克新，赵传钧，马沛生. .化工化工热力学，天津：天津大学出版社热力学，天津：天津大学出版社3 3 高光华，于养信高光华，于养信. . 化工热力学化工热力学基本内容、习基本内容、习 题详解和计算程序题详
3、解和计算程序. . 北京：清华大学出版社北京：清华大学出版社聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论4 4 陈新志陈新志, , 蔡振云蔡振云, , 胡望明胡望明. . 化工热力学化工热力学, , 北京：化学工业出版社北京：化学工业出版社5 5 Smith J M, Van Ness H C, Abbott M M. Smith J M, Van Ness H C, Abbott M M. Introduction to Chemical Engineering Introduction to Chemical EngineeringThermodynamics, 6th ed. New
4、York: McGraw- Thermodynamics, 6th ed. New York: McGraw-Hill Hill教材和参考书教材和参考书聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论 学术委员会：马沛生 天津大学 汪文川北京化工大学 陈钟秀浙江大学 陆小华南京工业大学 刘洪来华东理工大学 蒋登高郑州大学 王延吉河北工业大学 陈新志浙江大学 任保增郑州大学 郑丹星北京化工大学 于养信清华大学 张乃文大连理工大学 董新法华南理工大学 郭绪强中国石油大学（北京） 陈光进中国石油大学（北京）化工热力学专家：化工热力学专家：聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论教学内容教学内容
5、Chap 1 Chap 1 绪论绪论Chap 4 Chap 4 热力学第一定律及其应用热力学第一定律及其应用Chap 5 Chap 5 热力循环热力循环- -热力学第二定律及其应用热力学第二定律及其应用 Chap 2 Chap 2 流体的流体的PVTPVT关系：状态方程式关系：状态方程式Chap 6 Chap 6 化工过程热力学分析化工过程热力学分析 Chap 7 Chap 7 溶液热力学基础溶液热力学基础Chap 3 Chap 3 纯流体的热力学性质计算纯流体的热力学性质计算聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论chap1chap1 绪论绪论 1.11.1 化工热力学的任务化工热力学
6、的任务1.21.2 化工热力学的内容化工热力学的内容1.31.3 化工热力学的研究方法化工热力学的研究方法1.41.4 化工热力学的重要性化工热力学的重要性聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论流体性质流体性质1.11.1 化工热力学的任务化工热力学的任务1. 1. 化工热力学的发展化工热力学的发展热力学性质热力学性质传递性质传递性质：物质处于平衡状态时：物质处于平衡状态时压力、压力、 体积、温度、组成、内能、焓体积、温度、组成、内能、焓 、热容、熵、自由能、热容、熵、自由能等。等。：物质或能量传递过程的非平：物质或能量传递过程的非平 衡特性，如衡特性，如导热系数、粘度、导热系数、粘度
7、、 扩散系数扩散系数等。等。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论热力学研究热力学研究能量、能量、以及与能量转换有关的以及与能量转换有关的能量转换能量转换物性间相互关系。物性间相互关系。从十八世纪末到十九世纪初开始，随着从十八世纪末到十九世纪初开始，随着蒸汽机蒸汽机在在生产中的广泛应用，如何充分利用生产中的广泛应用，如何充分利用热能来推动机械作热能来推动机械作功功成为重要的研究课题。成为重要的研究课题。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论17981798年，英国物理学家和政治学家年，英国物理学家和政治学家Benjamin Benjamin Thompson (1753-181
8、4)Thompson (1753-1814)通过跑堂钻孔实验开始对通过跑堂钻孔实验开始对功转功转换为热进行定量研究换为热进行定量研究。17991799年，英国化学家年，英国化学家Humphry Davy (1778-1829)Humphry Davy (1778-1829)通过冰的摩擦实验研究通过冰的摩擦实验研究功转换为热功转换为热。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论18241824年，法国工程师年，法国工程师CarnotCarnot 发表了发表了 “ “ 关于火的动力研究关于火的动力研究” ” 的论的论 文。文。 Carnot (1796 - 1832)他通过对自己构想的理想热机
9、的他通过对自己构想的理想热机的 分析得出结论：热机必须在两个热源分析得出结论：热机必须在两个热源 之间工作，理想热机的效率只取决于之间工作，理想热机的效率只取决于 两个热源的温度，工作在两个一定热两个热源的温度，工作在两个一定热 源之间的所有热机，其效率都超不过源之间的所有热机，其效率都超不过 可逆热机，热机在理想状态下也不可可逆热机，热机在理想状态下也不可 能达到百分之百。这就是能达到百分之百。这就是卡诺定理。卡诺定理。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论法国工程师法国工程师 Clapeyron (1799 - 1864)Clapeyron (1799 - 1864)把卡诺循把卡诺
10、循环以解析图的形式表示出来，并用卡诺原理研环以解析图的形式表示出来，并用卡诺原理研究了气液平衡，究了气液平衡，导出了导出了克拉佩隆方程克拉佩隆方程。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论1843-18481843-1848年，年， 英国酿酒商英国酿酒商 Joule Joule 用焦耳实验论述了能量守恒和转用焦耳实验论述了能量守恒和转 化定律。化定律。焦耳的热功当量实验室焦耳的热功当量实验室 热力学第一定律的实验基础。热力学第一定律的实验基础。Joule (1818 - 1889) 聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论18501850年，德国物理学家年，德国物理学家Clausi
11、us Clausius 指出：指出：Clausius (1822 - 1888) 热不能热不能自动自动地从低温物体传到高温物体。地从低温物体传到高温物体。这个结论称为热力学第二定律。这个结论称为热力学第二定律。18541854年给出了热力学第二定律的数学年给出了热力学第二定律的数学 表达式；表达式；18651865年提出年提出“熵熵”的概念。的概念。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论1851 1851 年，英国物理学家年，英国物理学家 Kelvin Kelvin 指出：指出：不可能从单一热源取热使之完全变为有用功不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响而不产生其他影响
12、。Kelvin Kelvin(1824-l907) (1824-l907)这是热力学第二定律的另一种说法。这是热力学第二定律的另一种说法。 聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论18751875年发表了年发表了 “ “论多相物质之论多相物质之平衡平衡” ” 的论文。的论文。Gibbs (1839 - 1903) 他在熵函数的基础上，引出了平他在熵函数的基础上，引出了平衡的判据；奠定了化学热力学的重要衡的判据；奠定了化学热力学的重要基础。基础。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论工程热力学（工程热力学（Engineering ThermodynamicsEngineering
13、Thermodynamics）：利用热力学定律，利用热力学定律， 研究热、功转化研究热、功转化 以及提高能量转化以及提高能量转化效率的途径。效率的途径。等普遍规律。等普遍规律。化学热力学化学热力学（ChemicalChemical Thermodynamics Thermodynamics） ：以热力学定律为基础，以热力学定律为基础， 研究物质的热性质研究物质的热性质（如（如 HH、S S 等）等）化学、物理过程的方向和限度化学、物理过程的方向和限度 （化学平衡、（化学平衡、相平衡）相平衡）聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论化工热力学化工热力学：三个“E”Energy 四个“E”E
14、ntropyEquilibrium Chemical Engineering研究化工生产中研究化工生产中Energy EntropyEquilibrium 以化学热力学和工程热力学为基础，以化学热力学和工程热力学为基础，的实际问题。的实际问题。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论2. 2. 化工热力学的任务化工热力学的任务化工热力学化工物性数据过程热力学分析平衡研究能量、熵、火用衡 算分析能量品味的变化聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论以能量相互转化为基础的内容，给出以能量相互转化为基础的内容，给出a.a.能量衡算能量衡算 ，(1)(1) 过程热力学分析过程热力学分析，能
15、量有效利用的极限；能量有效利用的极限；计算过程实际消耗的热与功。计算过程实际消耗的热与功。c.c.分析能量品味的变化，分析能量品味的变化， 为节能减排提供改进的方向。(2)(2) 化工物性数据，化工物性数据，根据实验数据结果得出相应关联式，建立模型。根据实验数据结果得出相应关联式，建立模型。提供一些热力学图表，提供一些热力学图表，聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论 1.2 1.2 化工热力学的内容化工热力学的内容宏观宏观经典热力学经典热力学 （本课程重点）（本课程重点）如一个容器中的气体，我们研究气体的压力、温度，是 整个气体的平均行为。提供了由可测的热力学量及其相互关系推算不可测的热 力学量的严格的数学方法。如化工计算中经常遇到的热和功通常采用焓变求得。但焓不能直接测量，但可通过能直接测量的PVT关系和Cp等性质来计算焓变。聊城大学 化学化工学院化工热力学第一章 绪 论试请教一个问题？试请教一个问题？例例1 1：某含有丙烷的：某含有丙烷的0.5m0.5m3 3的容器具有的容器具有 3.7MPa 3.7MPa 的耐的耐压极限，则压极限，则1
