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1绪论 1

1.1热力学的发展及化工热力学的研究对象 1

1.2热力学的研究方法 2

1.3热力学名词与定义 2

1.3.1体系与环境 2

1.3.2平衡状态与状态函数 3

1.3.3过程与循环 3

1.3.4温度和热力学第零定律 3

1.3.5热与功 4

2流体的P-V-T关系 5

2.1纯物质的P-V-T关系 5

2.2气体的状态方程 6

2.2.1理想气体方程 7

2.2.2立方型状态方程 7

2.2.3多常数状态方程 12

2.2.4状态方程的发展 14

2.3对比态原理及其应用 17

2.3.1对比态原理 17

2.3.2以偏心因子为第三参数的对比态原理 18

2.3.3普遍化状态方程 19

2.4真实气体混合物的P-V-T关系 21

2.4.1混合规则与虚拟临界参数 21

2.4.2气体混合物的第二Virial系数 22

2.4.3混合物的状态方程 23

2.4.4状态方程混合规则的发展 25

2.5液体的P-V-T性质 27

2.5.1经验关联式 27

2.5.2普遍化关联式 28

2.5.3液体混合物的密度 29

习题 31

3纯流体的热力学性质 33

3.1热力学性质间的关系 33

3.1.1单相流体系统基本方程 33

3.1.2点函数间的数学关系式 33

3.1.3 Maxwell关系式 34

3.2热力学性质的计算 35

3.2.1 Maxwell关系式的应用 35

3.2.2剩余性质法 39

3.2.3状态方程法 43

3.2.4气体热力学性质的普遍化关系法 46

3.3逸度与逸度系数 51

3.3.1逸度及逸度系数的定义 51

3.3.2气体的逸度 51

3.3.3液体的逸度 56

3.4两相系统的热力学性质及热力学图表 57

3.4.1两相系统的热力学性质 57

3.4.2热力学性质图表 58

习题 61

4流体混合物的热力学性质 62

4.1变组成体系热力学性质间的关系 62

4.2化学位和偏摩尔性质 63

4.2.1化学位 63

4.2.2偏摩尔性质 63

4.2.3 Gibbs-Duhem方程 69

4.3混合物的逸度与逸度系数 70

4.3.1混合物的组分逸度 70

4.3.2混合物的逸度与其组分逸度之间的关系 74

4.3.3压力和温度对逸度的影响 77

4.4理想溶液和标准态 77

4.4.1理想溶液的逸度、标准态 78

4.4.2理想溶液和非理想溶液 79

4.5活度与活度系数 80

4.6混合过程性质变化 81

4.6.1混合过程性质变化 81

4.6.2理想溶液的混合性质变化 82

4.6.3混合过程的焓变及焓浓图 83

4.7超额性质 87

4.8活度系数与组成的关联 89

4.8.1正规溶液和无热溶液 90

4.8.2 Redlich-Kister经验式 90

4.8.3 Wohl型方程 90

4.8.4局部组成型方程 92

4.8.5基团贡献模型 96

习题 103

5相平衡 106

5.1相平衡的判据与相律 106

5.1.1相平衡的判据 106

5.1.2相律 107

5.2汽液平衡的相图 107

5.2.1二元体系的p-T图及临界区域的相特性 108

5.2.2二元体系的px-y、T-x-y、y-x相图形态的类型 109

5.3汽液平衡的计算 110

5.3.1汽液平衡计算的基本公式及计算类型 110

5.3.2活度系数加状态方程法 112

5.3.3状态方程法 119

5.3.4闪蒸的计算 122

5.3.5汽液平衡数据的热力学一致性检验 124

5.4气体在液体中的溶解度 128

5.4.1加压下气体的溶解度 128

5.4.2气体溶解度与温度的关系 129

5.4.3状态方程计算气体的溶解度 131

5.5固体在超临界流体中的溶解度 132

5.6液液平衡 133

5.6.1溶液的相分裂 133

5.6.2液液平衡关系及计算 135

5.7含盐体系的相平衡 136

5.8固液平衡 138

习题 140

6化工过程的能量分析 145

6.1能量平衡方程及其应用 145

6.1.1能量守恒与转化 145

6.1.2能量平衡方程 145

6.1.3能量平衡方程的应用 146

6.2熵方程 149

6.2.1功热间的转化 149

6.2.2熵与熵增原理 149

6.2.3熵平衡 152

6.3理想功、损失功及热力学效率 154

6.3.1理想功 154

6.3.2损失功 155

6.3.3热力学效率 156

6.4？与？ 157

6.4.1？与？的概念 157

6.4.2？的计算 158

6.4.3过程的不可逆性和？损失 160

6.5？衡算及？效率 163

6.5.1？衡算方程 163

6.5.2？效率 164

6.6化工过程与系统的？分析 166

习题 172

7蒸汽动力循环与制冷循环 175

7.1蒸汽动力循环 175

7.1.1 Rankine循环及其热效率 175

7.1.2 Rankine循环的改进 180

7.2节流膨胀与做外功的绝热膨胀 184

7.2.1节流膨胀 184

7.2.2做外功的绝热膨胀 185

7.3制冷循环 187

7.3.1蒸汽压缩制冷 187

7.3.2吸收式制冷 193

7.3.3热泵及其应用 194

7.4深冷循环 194

7.4.1 Linde循环 194

7.4.2 Claude循环 196

习题 198

8高分子体系的热力学性质 200

8.1高分子化合物的特点 200

8.2高分子溶液的热力学模型 200

8.2.1 Flory-Huggins晶格模型理论 200

8.2.2高分子稀溶液理论 204

8.3高分子化合物的溶解 206

8.3.1溶解过程特点 206

8.3.2溶解过程热力学分析 207

8.3.3溶剂的选择和评价 209

8.4高分子体系的相平衡 210

8.4.1高分子溶液的渗透压 210

8.4.2高分子溶液的相分裂 213

8.4.3高分子化合物的共混 214

8.5高分子膜和凝胶 215

8.5.1无孔膜 215

8.5.2高分子凝胶 218

8.6聚合反应的热力学特征 220

8.6.1聚合反应可能性的判断准则 220

8.6.2聚合上限温度 221

8.6.3聚合焓和聚合熵 222

习题 224

9界面吸附 227

9.1界面热力学基础 227

9.1.1界面张力和界面自由焓 227

9.1.2界面热力学函数 227

9.1.3界面自由焓对液体性质的影响 228

9.1.4界面的吸附量 230

9.1.5体系存在界面时的平衡判据 231

9.1.6界面化学位 232

9.2溶液界面吸附 232

9.2.1 Gibbs吸附公式 233

9.2.2溶液的界面张力 234

9.2.3溶液界面吸附等温线和吸附等温式 234

9.2.4溶液界面吸附层状态方程 235

9.3气固吸附 236

9.3.1气固吸附曲线 236

9.3.2气固吸附等温方程 237

9.3.3混合气体吸附平衡 239

9.3.4吸附热 241

9.4液固吸附 242

9.4.1液固界面吸附特点 242

9.4.2浓溶液的液固吸附 242

9.4.3稀溶液的液固吸附 244

习题 245

10化学反应平衡 247

10.1化学反应平衡基础 247

10.1.1反应计量学和反应进度 247

10.1.2化学反应平衡的判据 249

10.1.3标准自由焓变化与平衡常数 249

10.1.4平衡常数的计算 250

10.1.5温度对平衡常数的影响 252

10.2平衡常数与平衡组成间的关系 254

10.2.1气相反应 254

10.2.2均相液相反应 257

10.3工艺参数对化学平衡组成的影响 260

10.3.1温度的影响 260

10.3.2压力的影响 260

10.3.3惰性气体的影响 260

10.3.4反应物组成的影响 261

10.4反应系统的相律和Duhem理论 262

10.5复杂体系的化学反应平衡 266

10.5.1复杂反应体系的处理 266

10.5.2等温复杂反应的化学平衡 267

10.5.3绝热反应的化学平衡 274

习题 277

11化工物性数据估算 280

11.1基本物性常数估算 280

11.1.1临界参数的估算 280

11.1.2正常沸点的估算 284

11.1.3熔点与凝固点的估算 286

11.1.4偏心因子的估算 287

11.2流体蒸气压的估算 288

11.3热化学性质估算 291

11.3.1气体热容的估算 291

11.3.2液体热容的估算 295

11.3.3蒸发热（焓）的估算 297

11.4数据的评估 301

习题 302

主要符号表 303

附录 305

附录一 单位换算表 305

附录二 81种化合物的物性数据表 305

附录三 流体热力学性质的普遍化数据 308

附录四 水蒸气表 320

附录五 氨（NH3）的饱和蒸气表 326

附录六 氟里昂-12（CF2Cl2）的饱和蒸气表 326

附录七 常用的热力学图 326

附录八 烃类的p-T-K列线图 328

附录九 C-G法基团值 331

附录十 常用的热力学主题词 334

参考文献 336