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第1章 绪论 1

1.1 化工热力学的发展和研究内容 1

1.1.1 化工热力学的发展 1

1.1.2 化工热力学的研究内容 1

1.2 化工热力学的特点和限制 2

1.3 热力学的基本方法 2

1.3.1 状态函数方法 3

1.3.2 数学演绎方法 3

1.3.3 理想化方法 4

1.4 概念与定义 4

1.4.1 系统与环境 4

1.4.2 状态与性质 5

1.4.3 过程与循环 5

1.4.4 温度 6

1.4.5 能、热和功 6

第2章 流体的热力学性质 8

2.1 纯物质的p-V-T关系 8

2.2 流体的状态方程式 9

2.2.1 理想气体状态方程 10

2.2.2 Virial方程 10

2.2.3 van der Waals方程 13

2.2.4 R-K方程 14

2.2.5 SRK方程 16

2.2.6 P-R方程 17

2.3 p-V-T关系的普遍化计算 19

2.3.1 对应状态原理的统计力学基础 19

2.3.2 气体对比态原理的提出 20

2.3.3 普遍化状态方程式 21

2.3.4 两参数普遍化压缩因子图 22

2.3.5 偏心因子与三参数压缩因子图 24

2.3.6 普遍化第二维里系数关系式 28

2.4 真实气体混合物 30

2.4.1 Dalton定律和普遍化压缩因子图联用 30

2.4.2 Amagat定律和普遍化压缩因子图联用 30

2.4.3 虚拟临界参数 32

2.4.4 混合规则 32

2.4.5 真实气体混合物的状态方程式 34

2.5 液体的p-V-T性质 36

2.5.1 液体的状态方程 36

2.5.2 普遍化关联式 37

2.5.3 液体混合物的密度 38

2.5.4 液体混合物的混合规则 39

2.5.5 结构加和法 39

2.6 流体的热力学性质 40

2.6.1 均相流体系统的热力学基本方程式 41

2.6.2 点函数间的数学关系式 41

2.6.3 Maxwell关系式 42

2.6.4 热力学函数的一阶导数间关系的推导 44

2.7 热力学性质的计算 46

2.7.1 理想气体的热力学性质 47

2.7.2 剩余性质 49

2.7.3 由状态方程求剩余焓和剩余熵 52

2.7.4 液体的焓变和熵变计算 53

2.7.5 气体热力学性质普遍化关联 54

习题 62

第3章 热力学第一定律及其应用 64

3.1 封闭系统中热力学第一定律的表达 64

3.2 敞开系统中质量守恒定律和热力学第一定律的表达 65

3.2.1 质量平衡方程 66

3.2.2 能量平衡方程 66

3.2.3 稳流过程能量平衡式的简化形式 69

习题 70

第4章 热力学第二定律及其应用 72

4.1 热力学第二定律的发现与表述 72

4.1.1 卡诺循环、卡诺定理 72

4.1.2 热力学第二定律的表述 75

4.1.3 熵 76

4.1.4 克劳修斯不等式与熵增加原理 78

4.1.5 敞开系统熵平衡方程 79

4.2 流动过程热力学分析 81

4.2.1 可压缩流体管内流动过程热力学分析 81

4.2.2 管内流动 83

4.2.3 喷嘴 83

4.2.4 气体的膨胀 84

4.2.5 气体压缩过程 89

4.3 热机循环的热力学分析 94

4.3.1 蒸汽动力循环 94

4.3.2 实际的蒸汽动力循环 96

4.3.3 朗肯循环的改进 98

4.4 制冷循环的热力学分析 101

4.4.1 理想卡诺制冷循环 101

4.4.2 蒸汽压缩制冷循环 103

4.4.3 制冷工质的选择 106

4.4.4 吸收式制冷循环 106

4.4.5 热泵 111

习题 118

第5章 化工过程的热力学分析 121

5.1 能量的级别 121

5.2 理想功与损耗功 122

5.2.1 理想功 122

5.2.2 不可逆过程的损耗功 127

5.3 ？与？ 129

5.3.1 ？ 129

5.3.2 ？ 132

5.3.3 热量？与冷量？ 133

5.3.4 物理？ 134

5.3.5 化学？ 137

5.3.6 两种损失和两种效率 139

5.4 典型化工单元过程热力学分析 140

5.4.1 流体流动过程 140

5.4.2 传热过程 141

5.4.3 分离过程 143

5.4.4 化学反应过程 146

5.5 化工过程热力学分析的三种基本方法 149

5.5.1 能量衡算法 149

5.5.2 熵分析法 151

5.5.3 ？分析法 153

5.5.4 三种热力学分析方法的比较 157

5.6 合理用能基本原则 158

习题 159

第6章 溶液的热力学性质 161

6.1 变组成系统的热力学性质 161

6.1.1 开系的热力学关系式和化学势 162

6.1.2 偏摩尔性质 163

6.1.3 偏摩尔性质的计算 164

6.2 逸度和逸度系数 167

6.2.1 逸度和逸度系数定义 167

6.2.2 纯气体的逸度 168

6.2.3 液体的逸度 172

6.2.4 混合物中组分的逸度和逸度系数 174

6.2.5 混合物的逸度与其组分逸度之间的关系 180

6.2.6 温度和压力对逸度的影响 182

6.3 理想溶液和标准态 183

6.3.1 理想溶液的逸度、标准态 183

6.3.2 理想溶液和非理想溶液 185

6.4 均相液体混合时的性质变化 187

6.4.1 混合体积变化 188

6.4.2 混合过程的焓变和焓浓图 189

6.4.3 过量热力学性质 193

6.5 活度和活度系数 196

6.5.1 定义 197

6.5.2 标准态和归一化 197

6.5.3 温度和压力对活度系数的影响 199

6.5.4 Gibbs-Duhem方程 200

6.5.5 Gibbs-Duhem方程的应用 201

6.6 活度系数与组成间的关系 202

6.6.1 非理想溶液的过量吉布斯函数 202

6.6.2 正规溶液和无热溶液 204

6.6.3 Wohl型方程 204

6.6.4 基于局部组成概念的方程式 206

习题 214

第7章 流体相平衡 216

7.1 相平衡的判据和相律 216

7.1.1 相平衡的判据 216

7.1.2 相律 218

7.1.3 气液平衡的基本问题及求解类型 219

7.1.4 气液平衡的热力学处理方法 219

7.2 气液平衡的计算 221

7.2.1 气液平衡相图 221

7.2.2 气液平衡计算类型 225

7.2.3 低压气液平衡 227

7.2.4 中压气液平衡 233

7.2.5 高压气液平衡 237

7.3 实验数据确定活度系数 240

7.3.1 无限稀释活度系数的定义及作用 240

7.3.2 根据气液平衡组成求算端值 241

7.3.3 根据共沸组成求算端值 243

7.3.4 根据总压-组成（p-x）数据求算端值 243

7.3.5 根据沸点-组成（T-x）数据求算端值 244

7.4 热力学一致性检验 244

7.4.1 热力学一致性检验的概念 244

7.4.2 热力学一致性检验的定性描述 245

7.4.3 热力学一致性检验的定量描述 246

7.5 液液平衡 248

7.5.1 液液平衡相图 248

7.5.2 溶液的稳定性 250

7.5.3 液液平衡计算 256

7.5.4 从液液互溶度求算有关方程中的配偶参数 257

习题 259

第8章 化学反应平衡 261

8.1 化学反应进度 261

8.2 化学反应平衡分析 265

8.3 温度对化学反应平衡常数的影响 268

8.4 化学反应平衡计算 272

8.4.1 气相反应 272

8.4.2 液相反应 275

8.4.3 压力、原料组成及惰性组分对平衡组成的影响 278

8.4.4 气液反应 282

8.4.5 气固反应 286

8.5 化学反应系统的相律与Duhem理论 288

8.5.1 独立反应的确定 288

8.5.2 化学反应系统的相律与Duhem理论 289

8.6 复杂化学反应平衡 290

8.6.1 通过确定系统中线性无关反应进行计算 290

8.6.2 用总吉布斯函数极值法计算 292

8.6.3 绝热反应平衡 294

习题 296

附录 298

附表A 单位换算表 298

附表B 某些物质的临界常数和偏心因子 299

附表C 水蒸气热力学性质（水蒸气表） 301

附表D 物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵和摩尔热容 308

附表E 龟山-吉田环境模型的元素化学？ 315

附表F 主要无机和有机化合物的摩尔标准化学？E？以及温度修正系数ξ 316

附表G 流体的普遍化数据 318

附表G-1 饱和液体和蒸气的普遍化数据 318

附表G-2 Z（0）值 319

附表G-3 Z（1）值 322

附表G-4 ［log（f/p）］（0）＝［log？］（0）值 325

附表G-5 ［log（f/p）］（1）＝［log？］（1）值 328

附表G-6 ［（H′m－Hm）／RTc］（0）值 331

附表G-7 ［（H？－Hm）／RTc］（1）值 334

附图H 337

附图H-1 氨的温-熵图 337

附图H-2 氟里昂-12的温-熵图 338

附图H-3 空气的温-熵图 339

参考文献 340