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1、,化工热力学课程考前辅导,1,教师再次郑重声明：,1. 本课程涉及到的基本概念多、公式多，但没有一条公式需要大家去死记硬背的；但此话并不是说大家连热力学式子里的符号“不认识不要紧”，“用不会用没关系”，“学和不学都一个样”。,2. 由于本课程系开卷考试，考试内容定位为考核同学们的对“基本概念”的理解力和“基本运算”能力。,3. 本课程考试内容范围不会超出教材所写内容、课后作业内容，难度大致与习题、作业内容差不多。,2,“化工热力学”=“基本概念”+“数学模型”,内涵,外延,事物的本质属性,概念的适用范围,公式,各种解析关系式，(偏)微分关系式，向量方程等,=“实际应用”,化工热力学的灵魂和目的
2、,第一部分：课程知识点讲解,3,基本概念是热力学的灵魂，因此正确地理解是学好化工热力学课程的基础。,基本概念：,系统(system)与系统的性质：,环境(surroundings)与环境的性质：,热力学函数有：,基本特征量：,热力学函数有：,基本特征量：,4,状态函数与过程函数,强度性质与容量性质,平衡状态和可逆过程,热力学过程与循环,5,三类系统：,封闭系统：Closed System,敞开系统：Opening System,孤立系统：Isolated System,化工热力学处理的核心对象,这种区分是从系统与环境间是否有物质传递、热量传递和功的传递来划分的,6,三个理想化的概念：,理想气体
3、：ideal gas,理想溶液：ideal solution,可逆过程：reversible process,(1)为什么要引入这些理想化的概念，它们有什么作用？ (2)这些理想化的概念定性表述及定量关系。,问题：,理解上需要费神、动脑筋的,Very Important,7,教材的结构,(p，V，T，x)关系,热力学基本方程,dG=-SdT+Vdp,H，S,G,，,ideal gas,ideal solution,ideal work,，,chapter1,chapter2,chapter3,chapter4,chapter7,热力学第一定律,热力学第二定律,相平衡、化学反应平衡,动力循环、制
4、冷循环,chapter5,chapter6,chapter8,此处未考虑到电、磁、核、界面等方面的影响,8,纯物质的p-V-T关系 状态方程 立方型状态方程：Van Der Waals、RK(SRK)、PR、PT方程等多参数状态方程：Virial、WBR、MH方程等 对应态原理及其应用：二参数、三参数方程；普遍化Virial方程等 流体的蒸气压、蒸发焓和蒸发熵 混合规则与混合物的p-V-T关系：算术平均和几何平均 液体的p-V-T关系,系统的特征量Chapter 2,难点：已知p，T，(x)，计算V。方法：迭代求解或三次方程解析求解,计算类型：p-V-T-(x)间的相互推算,9,热力学性质间的
5、关系,热力学基本方程,单相系统的热力学性质,熵S、热力学能U、焓H、Gibbs自由焓G计算,用剩余性质计算系统的热力学性质,用状态方程计算热力学性质,气体热力学性质的普遍化关系,纯组分的逸度与逸度系数,纯物质饱和热力学性质计算,热力学图/表,Maxwell关系,系统的热力学函数一Chapter 3,这些内容均是针对封闭系统给出的，基础是基于理想气体得到的一些普遍结论与关系。,10,课程的主线,Gibbs函数(G函数),反映真实气体与理想气体性质之差，称之为剩余G函数。与逸度或逸度系数的关系：,重点与难点：系统的热力学函数的计算方法,11,均相敞开系统热力学基本方程,偏摩尔量定义、以及其与摩尔量
6、间的关系,Gibbs-Duhem方程,混合过程性质的变化,混合物中组分的逸度及计算方法,过量性质、过量函数模型与活度系数关联式,理想溶液及其标准态,系统的热力学函数二Chapter 4,这些内容均是针对敞开系统给出的，基础是基于混合物的理想气体状态方程以及理想溶液得到的一些普遍结论与关系。,12,反映真实溶液和理想溶液性质之差, 称为过量Gibbs函数。与活度或活度系数的关系为,实验数据的热力学一致性检验的基础Gibbs-Duhem方程,Gibbs-Duhem方程是一个微分方程，因此掌握微积分的计算是必须的,理想溶液定性表述与定量关系；标准态的引入目的及两种条件下的标准态。,活度、活度系数及其
7、标准态；各种形式的活度系数模型,13,平衡篇：相平衡与化学反应平衡,平衡性质与判据，混合物的汽液相平衡及其表达: 相图、及其汽(气)液平衡方程 混合物相平衡关系(温度T、压力p、与各相的组成)的确定 汽液相平衡计算类型与方法：T，p，x，y相互推算及双重迭代循环计算方法 气液平衡计算 Gibbs-Duhem方程应用于汽液平衡数据的热力学一致性校验 液-液平衡计算,相平衡Chapter 5,含恒(共)沸物特征：汽液两相组成相等，即xi=yi,14,工程热力学篇：热力学第一定律与第二定律及其工程应用,热力学第一定律Chapter 7,敞开系统热力学第一定律,稳定流动与可逆过程,可逆轴功与实际轴功的
8、计算,气体压缩及膨胀过程热力学分析,节流与等熵膨胀过程中的温度效应,稳定流动敞开系统热力学第一定律：,稳定流动过程,及其各种特殊条件下的应用,目的就是利用状态函数的变化量来计算：,热：Q,功：Ws,15,热力学第二定律Chapter 7,热力学第二定律的定性表述方式和熵衡算方程； 弄清一些基本概念，如系统与环境、环境状态、可逆的热功转换装置(即Carnot循环)、理想功与 损失功、有效能与无效能等； 熵衡算方程、理想功与损失功的计算及有效能衡算方法对化工单元过程进行热力学分析， 对能量的使用和消耗进行评价。,稳定流动过程熵衡算方程：,有效能的综合利用：理想功与有效能也是一种Gibbs函数。,理
9、想功,有效能,目的就是利用状态函数变化量和第一定律来计算熵的产生量：,来源于热交换量Q,系统的熵变,OR,16,理想功与损失功的计算及其对化工单元过程：流体流动、传热、混合与分离等的分析,化工过程的用能评价及其准则,环境与环境状态，有效能的计算及其对化工单元过程：流体流动、传热、混合与分离等的分析,效率的定义：,分为第一定律效率(热机效率)和第二定律效率(热力学效率或有效能效率),17,Rankine循环的热力学分析方法，热效率、气耗率的概念与计算，以及Rankine改进方法。 逆Carnot循环与蒸汽压缩制冷循环的基本组成，制冷系数和单位工质循环量的计算； 热泵的基本概念和在工业生产中的应用；,热力循环过程Chapter 8,核心是采用第一定律及其效率(热机效率)对各热力过程进行分析与评价,若采用第二定律及其效率(热力学效率或有效能效率)进行评价将更为复杂一些。,热效率：即为热机效率,制冷系数与制热系数：亦即 的比值。,18,
