第1章 绪论 1
1．1 目的、意义和范围 1
1．2 化工热力学的内容及安排 3
1．3 教材的结构体系 6
1．4 热力学性质 7
1．5 热力学基本概念的回顾 7
1．6 热力学性质计算的一般方法 8
习题 10
第2章 p-V-T关系和状态方程 11
2．1 引言 11
2．2 纯物质的p-V-T相图 11
2．3 状态方程(EOS) 15
2．4 立方型状态方程 16
2．4．1 van der Waals(vdW)方程 16
2．4．2 Redlich-Kwong(RK)方程 17
2．4．3 Soave(SRK)方程 18
2．4．4 Peng-Robinson(PR)方程 18
2．5 多常数状态方程 19
2．5．1 virial方程 20
2．5．2 Benedict-Webb-Rubin(BWR)方程 21
2．5．3 Martin-Hou(MH)方程 22
2．6 对应态原理(CSP) 24
2．6．1 三参数对应态原理 24
2．6．2 形状因子对应态原理 26
2．7 流体的饱和热力学性质 29
2．7．1 饱和蒸汽压、汽化焓和汽化熵 29
2．7．2 饱和液体摩尔体积 30
2．8 混合法则 33
2．8．1 virial方程的混合法则 34
2．8．2 立方型方程 35
2．8．3 BWR方程 35
2．8．4 MH-81方程 35
2．8．5 修正的Rackett方程 36
2．8．6 对应态原理 36
2．9 状态方程体积根的求解 37
2．9．1 状态方程体积根在产p-V图上的几何形态 37
2．9．2 状态方程体积根的求解 39
习题 42
参考文献 44
第3章 均相封闭系统热力学原理及其应用 45
3．1 引言 45
3．2 热力学定律与热力学基本关系式 46
3．3 Maxwell关系式 49
3．4 偏离函数及应用 51
3．5 以T，p为独立变量的偏离函数 54
3．6 以T，V为独立变量的偏离函数 57
3．7 逸度和逸度系数 59
3．7．1 逸度和逸度系数的定义 60
3．7．2 逸度系数与p-V-T的关系 61
3．7．3 逸度和逸度系数随T，p的变化 62
3．8 Joule-Thomoson系数 64
3．9 用对应态原理计算偏离函数和逸度系数 67
3．10 均相热力学性质计算 69
3．10．1 纯物质 69
3．10．2 定组成混合物 72
3．11 纯物质的饱和热力学性质计算 74
3．11．1 纯物质的汽液平衡原理 75
3．11．2 饱和热力学性质计算 76
3．12 热力学性质图、表 80
3．12．1 T-S图和lnp-H图的一般形式 80
3．12．2 热力学性质图、表的制作原理 81
习题 85
参考文献 87
第4章 均相敞开系统热力学及相平衡准则 88
4．1 引言 88
4．2 均相敞开系统的热力学关系 89
4．3 相平衡准则 91
4．4 非均相平衡系统的相律 92
4．5 偏摩尔性质 93
4．6 摩尔性质和偏摩尔性质之间的关系 93
4．6．1 用偏摩尔性质表达摩尔性质 94
4．6．2 用摩尔性质表达偏摩尔性质 95
4．6．3 偏摩尔性质之间的依赖关系——Gibbs-Duhem方程 96
4．7 混合过程性质变化 97
4．8 混合物中组分的逸度 100
4．8．1 定义 100
4．8．2 由组分逸度表示的相平衡准则 101
4．8．3 逸度的性质 101
4．9 组分逸度系数的计算 102
4．10 想溶液和理想稀溶液 107
4．11 活度系数定义及其归一化 109
4．11．1 活度系数的对称归一化 109
4．11．2 活度系数的不对称归一化 110
4．12 超额性质 112
4．12．1 超额古氏函数 112
4．12．2 混合焓 116
4．12．3 其他超额性质 116
4．13 活度系数模型 117
4．13．1 二元Margules方程 117
4．13．2 二元van Laar方程 117
4．13．3 Wilson方程 117
4．13．4 NRTL方程 118
4．13．5 基团贡献法预测液体混合物的活度系数简介 119
习题 125
参考文献 127
第5章 非均相系统的热力学性质计算 128
5．1 引言 128
5．2 合物的汽液平衡 128
5．2．1 混合物的汽-液相图 129
5．2．2 汽液平衡的准则和计算方法 133
5．2．3 汽液平衡计算类型 134
5．2．4 状态方程法(EOS法)计算混合物的汽液平衡 137
5．2．5 关于相互作用参数 139
5．2．6 状态方程+活度系数法(EOS+γ法)计算混合物的汽液平衡 144
5，2．7 低压气体在液体中的溶解度 148
5．2．8 固体在流体中的溶解度 149
5．2．9 活度系数模型参数的估算 150
5．2．10 无模型法(NM法)简介 154
5．2．11 汽液平衡数据的一致性检验 156
5．3 其他类型的相平衡计算 160
5．3．1 液液平衡 160
5．3．2 汽液液平衡 166
5．3．3 固液平衡 168
5．4 混合物热力学性质的相互推算 170
5．4．1 EOS法 171
5．4．2 活度系数法 172
习题 173
参考文献 177
第6章 流动系统的热力学原理及应用 178
6．1 引言 178
6．2 热力学第一定律 178
6．2．1 封闭系统的热力学第一定律 178
6．2．2 稳定流动系统的热力学第一定律 179
6．3 热力学第二定律和熵平衡 181
6．3．1 热力学第二定律 181
6．3．2 熵及熵增原理 181
6．3．3 封闭系统的熵平衡 182
6．3．4 稳定流动系统的熵平衡 183
6．4 有效能与过程的热力学分析 183
6．4．1 理想功 183
6．4．2 损失功 185
6．4．3 有效能 186
6．4．4 有效能效率和有效能分析 189
6．5 气体的压缩与膨胀过程 192
6．5．1 气体的压缩 192
6．5．2 气体的膨胀 192
6．6 动力循环 195
6．6．1 朗肯循环(Rankine Cycle) 195
6．6．2 朗肯循环的改进 199
6．7 制冷循环 200
6．7．1 蒸汽压缩制冷循环 200
6．7．2 吸收制冷循环原理介绍 205
6．7．3 气体的液化 206
6．8 热泵 207
习题 209
第7章 热力学在其他领域的应用 212
7．1 界面热力学基础 212
7．1．1 引言 212
7．1．2 界面吸附和界面张力 212
7．1．3 界面张力对于液体的影响 220
7．1．4 溶液界面吸附 222
7．1．5 气固界面吸附 226
7．2 电解质溶液热力学基础 231
7．2．1 引言 231
7．2．2 电解质溶液热力学 231
7．2．3 电解质溶液模型简介 237
7．2．4 挥发性电解质水溶液的相平衡 246
7．2．5 蛋白质的双水相分离 249
7．3 聚合物系统热力学简介 251
7．3．1 引言 251
7．3．2 聚合物溶液理论 252
7．3．3 聚合物溶液的渗透压 260
7．3．4 聚合物溶液的相平衡 262
7．3．5 聚合物凝胶 266
7．4 非平衡态热力学初步 268
7．4．1 引言 268
7．4．2 局部平衡假设 270
7．4．3 不可逆过程的熵产 271
7．4．4 非平衡态的线性区域 273
7．4．5 最小熵产原理 275
7．4．6 非平衡态的非线性区域 277
7．4．7 应用 281
参考文献 283
附录 285
附录A 纯物质的物理性质表 285
A-1 正常沸点、临界参数和偏心因子 285
A-2 Antoine方程常数 285
A-3 修正的Rackett方程 286
A-4 理想气体摩尔热容 287
附录B 三参数对应态普遍化热力学性质表 287
B-1 压缩因子 288
B-2 焓 290
B-3 熵 292
B-4 逸度 294
B-5 比等压热容 296
附录C 水的性质表 298
C-1 饱和水 298
C-2 过热水蒸汽 299
C-3 过冷液体水 303
附录D 热力学性质图 304
D-1 R12(CCl_2F_2)的lnp-H图 304
D-2 R22(CHClF_2)的lnp-H图 305
D-3 NH_3的lnp-H图 306
附录E 若干公式的推导 307
E-1 式(4-69)的推导 307
E-2 式(4-70)的推导 307
E-3 证明 308
附录F 热力学性质计算软件 309
F-1 项目 309
F-2 子菜单 309
参考文献 310
主要符号表 311