1・研究背景热力学是一门研究能量、能量传递和转换以及能量与物质物性Z间普遍关系 的科学热力学(thermodynamics) 一词的意思是热(thermo)和动力(dynamics), 既由热产生动力，反映了热力学起源于对热机的研究从十八世纪末到十九世纪 始，随着蒸汽机在生产中的广泛使用，如何充分利用热能来推动机器作功成为重 要的研究课题2.国内外研究现状1798年,英国物理学家和政治家Benjamin Thompson (1753-1814)通过炮膛 钻孔实验开始对功转换为热进行研究他在1798年的一篇论文中指出，制造枪 炮所切下的铁屑温度很高，而且不断切削，高温铁屑就不断产生既然可以不断 产生热，热就非是一种运动不可1799年，英国化学家Humphry Davy (1778-1829) 通过冰的摩擦实验研究功转换为热当时，他们的工作并未引起物理界的重视， 原因在丁•还没有找到热功转换的数量关系1842年，德国医生Julius Robert Mayer (1814 - 1878)主耍受病人血 液颜色在热带和欧洲的差异及海水温度与暴风雨的启发，提岀了热与机械运动Z 间相互转化的思想，并从空气的比定压热容和比定容热容Z差算出热的功当量。
1847 年，徳国物理学家和生物学家 Herniann Ludwig von Helmholtz (1821 - 1894)发表了 “论力的守衡” 一文,全面论证了能量守衡和转化定律1843-1848 年，英国酿洒商hmes Prescott Joule (1818 - 1889)以确凿无疑的定量实 验结果为基础，论述了能量受恒和转化定律焦耳的热功当量实验是热力学第一 定律的实验基础1824年,法国陆军丁程师Nicholas Leonard Sadi Carnot发表了 "关于火 的动力研究”的论文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Z间工作，理想热机的效率只取决与两个热源的温度，工作在两个一 定热源Z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能 达到百分Z百这就是卡诺定理卡诺的论文发表后，没有马上引起人们的注意 过了十年,法国工程师 Benoit Paul Emile Clapeyron (1799 - 1864)把卡诺循 环以解析图的形式表示出來，并用卡诺原理研究了汽液平衡，导出了克拉佩隆方 程根据热力学第一定律热功可以按当量转化，而根拯卡诺原理热却不能全部变 为功，当时不少人认为二者Z间存在着根本性的矛盾。
1850年，徳国物理学家 Rudolf J. Clausius (1822 - 1888)进一步研究了热力学第一定律和克拉佩隆 转述的卡诺原理，发现二者并不矛盾他指出，热不可能独自的、不付出任何代 价的从冷物体转向热物体，并将这个结论称为热力学第二定律克劳胥斯在1854 年给出了热力学第二定律的数学表达式，1865年提出“境”的概念1851年, 英国物理学家Lord Kelvin (1824-1907)指出，不可能从单一热源取热使Z完 全变为有用功而不产生其他影响这是热力学第二定律的另一种说法1853年, 他把能量转化与物系的内能联系起來，给出了热力学第一定律的数学表达式热 力学第一定律和第二定律奠定了热力学的理论基础1906年,能斯特(Walter Nernst, 1969-1941)根据低温下化学反应的大量 实验事实归纳出了新的规律，并与1912年将Z表述为绝对零度不能达到的原理, 即热力学第三定律热力学第三定律的建立使经典热力学理论更趋完善热力学基本定律反映了自然界的客观规律以这些定律为基础进行演绎、逻辑 推理而得到的热力学关系与结论显然具有高度的普遍性、可靠性与实用性可以应 用于机械工程、化学、化工等各个领域由此形成了化学热力学、工程热力学、化 工热力学等重耍的分支。
1875年，美国耶鲁大学数学物理学教授吉布斯(Josiah Willard Gibbs) 发表了 “论多相物质Z平衡”的论文他在爛函数的基础上，引出了平衡的判 据，提岀热力学势的重要概念，用以处理多组分的多相平衡问题，导出相律，得 到一般条件下多相平衡的规律吉布斯的工作，把热力学和化学在理论上紧密结 合起来，奠定了化学热力学的重耍基础化学热力学主要讨论热化学、相平衡和化学平衡理论工程热力学主要研究 热能动力装置中工作介质的基本热力学性质、各种装置的工作过程以及提高能量 转化效率的途径化王热力学是以化学热力学和工程热力学为基础，结合化工实 际过程逐步形成的学科化工热力学是化学工程学科的基础学科，它和单元操作、传递过程、化学反 丿应工程和化工系统工程等构成的化学工程学科体系经典热力学理论的建立和发 展，为化T热力学萸定了理论重要基础化学工业生产规模的不断扩大、生产技 术的不断发展，是化工热力学学科的建立和发展的强大动力二、三十年代.在美国麻省理工学院的化学及有关工程教育改革中，产生了 化工单元操作的概念任何化工生产过程，无论其规模大小都可以用一系列称为 单元操作的技术來解决将纷杂众多的生产过程分解为构成它们的单元操作进行 研究与设计，对于解决过程工业技术问题是普遍适用的。
1922年在W. H. Walker等阐述单元操作的原理时，W. H. Walker等曾利用 了热力学的成果麻省理工学院的H・C. Weber教授等人岀了利用气体临界性质 的计算方法1939年血ber写岀了第一本化工热力学教科书《化学工程师用热 力学》° 1944年耶鲁大学的B・F・Dodge教授写的第一本取名为《化工热力学》 的著作3.发展方向在第二次世界大战后，相关研究提出动量传递、热量传递、质量传递和反应 工程的概念50年代中期，随着电子计算机开始进入化工领域，工过程的数学 模拟迅速发展，形成了乂一个新领域一一化工系统工程至此，化学工程形成了 比较完善的学科体系计算机的应用同时给化学T程各学科都带来了新的活力 其中，高压过程的普遍采用和传质分离过程设计计算方法的改进，推动了化T热 力学关丁状态方程和多组分气液平衡.液液平衡等相平衡关联方法的研究，提出 了一批至今仍获得广泛应用的状态方程和活度系数方程此后，随着化学工业的规模不断扩犬，并且面临着环境污染和能源紧缺的挑 战，化学工程的各分支学科继续生气勃勃地向前发展其中，化工热力学的研究 依然活跃例如，关于状态方程和相平衡的研究，乂有足够精确度的新状态方程 提出；全球石油危机引发的节能迫切耍求，使过程热力学分析获得了很大的发展; 化工热力学平衡数据系统的支撑性作用，使化工系统丁•程在换热器网络和分离流 程的合成方面取得有实用价值的成果尤具是80年代初以ASPEN为代表的大 型化工模拟系统推出，而进人90年代以来乂以Aspen Plus. Pro- II等为代表的, 许多功能更强的模拟系统乂陆续提出，为化学工业及其相关技术的现代化发挥了 巨大的作用。
4.结论冃前，在化工热力学基础数据方而，已积累大量的热化学数据、PVT关系数 据以及相平衡化学平衡的数据已发展岀儿白种状态方程，少数状态方程还能兼 用于气液两相由于活度系数模型研究的显著进展，已经能用二元系的实验数据 预测许多常见多元系的汽液平衡和气液平衡已有儿种基团贡献法，可用丁•普适 性的相平衡计算这对于新的过程技术开发有很大的意义复杂系统化学平衡的 计算也有明显进展化T过程热力学分析方法也已形成了基本原理到应用技术的 系统理论参考文献［1］ 施云海主编，王艳莉，彭阳峰，彭昌军编写.化工热力学［M］・上海：华东 理工大 学出版社，2007［2］ 陈墩恒，从德兹，方图南，齐鸣斋.化工原理［M］・北京：化学工业出版社, 2010［3］ 陆小华，冯新，吉远辉，王延儒.迎接化工热力学的第二个春天［J］・化工 高等教育,2008, (3)： 19—21［4］ 梁浩;刘惠茹;王春花《化工热力学》教学实践与改革2009(01)［5］ 陈新志；蔡振云；胡望月化工热力学2005［6］ 赵云鹏；荆涛 化工热力学教学实践的研究［期刊论文］-长春师范学院学报 (自然科学版)2006(02)。