第1章 绪论 1
1.1 化工热力学的目的、研究内容 1
1.2 化工热力学的组成 2
1.3 处理化工热力学实际问题的方式 3
1.4 教材的具体内容与安排 3
第2章 热力学基本定律与概念 5
2.1 热力学第一定律与能量衡算 5
2.1.1 能量的形式 5
2.1.2 Joule实验与热功当量 5
2.1.3 热力学第一定律的表述 6
2.1.4 热力学第一定律在敞开系统稳流过程中的应用 6
2.2 热力学第二定律与熵平衡 8
2.2.1 热力学第二定律的表述 8
2.2.2 熵增原理与熵产生 8
2.2.2 熵平衡关系式 9
2.3 其他热力学基本概念 11
2.3.1 系统、环境 11
2.3.2 流体的热力学性质和状态函数 12
2.3.3 热与功 12
2.3.4 热力学过程与循环 12
2.3.5 热力学平衡态与可逆过程 12
2.3.6 稳定流动过程与非稳定流动过程 13
习题 13
第3章 流体的pVT关系 15
3.1 单组分流体的pVT相图 15
3.2 气体的状态方程式 19
3.2.1 理想气体状态方程与维里方程 19
3.2.2 经验状态方程 21
3.3 对应态原理与普遍化真实气体状态方程式 28
3.3.1 对应态原理与偏心因子 28
3.3.2 普遍化压缩因子图法 30
3.3.3 普遍化virial系数法 31
3.4 真实气体混合物的pVT关系 33
3.4.1 混合规则与虚拟临界参数 34
3.4.2 气体混合物的第二维里系数 35
3.4.3 气体混合物的R-K方程 36
3.5 液体的普遍化关联式 37
习题 39
第4章 纯流体的热力学性质 42
4.1 纯流体热力学性质的关系 42
4.1.1 热力学基本关系式 42
4.1.2 热力学性质间的数学关系——Maxwell关系式 43
4.2 Maxwell关系式的应用 46
4.2.1 热容 46
4.2.2 焓和熵表示为T、p的函数 46
4.2.3 适用于理想气体状态的焓熵的表达形式 47
4.2.4 内能表示为变量p的函数 47
4.2.5 适用于液体的焓、熵及内能的替代形式 48
4.2.6 内能和熵表示为T和V的函数 49
4.3 焓变与熵变的计算 50
4.3.1 理想气体焓变与熵变的计算 50
4.3.2 真实气体焓变与熵变的计算 50
4.4 纯流体的热力学性质图表 58
4.4.1 热力学图 59
4.4.2 热力学性质表 60
4.4.3 两相系统的热力学性质计算 60
习题 61
第5章 流体混合物的热力学性质 64
5.1 变组成体系热力学性质关系 64
5.2 偏摩尔量 65
5.2.1 偏摩尔量的定义与基本关系式 65
5.2.2 偏摩尔性质的计算 67
5.2.3 Gibbs-Duhem方程 69
5.3 混合物的逸度与逸度系数 69
5.3.1 逸度的定义与计算式 69
5.3.2 纯物质的逸度 71
5.3.3 混合物的逸度与组分逸度的关系 74
5.3.4 混合物逸度的计算 75
5.3.5 温度和压力对逸度的影响 78
5.4 理想溶液 78
5.5 活度与活度系数 80
5.6 流体混合过程的性质变化 81
5.6.1 理想溶液混合时性质的变化 82
5.6.2 非理想溶液混合时性质的变化 83
5.6.3 活度ai与混合变量之间的关系 84
5.6.4 超额性质 85
5.7 活度系数模型 90
习题 91
第6章 相平衡 95
6.1 相平衡的判据与相律 95
6.1.1 相平衡的判据 95
6.1.2 相律 96
6.2 汽液相平衡的相图 97
6.2.1 二元体系的p-T图及临界区域的相特性 98
6.2.2 二元体系低压气液平衡相图 99
6.3 汽液相平衡的计算 102
6.3.1 计算类型 102
6.3.2 计算方法 103
6.3.3 低压下汽液平衡计算 105
6.3.4 中高压下汽液平衡计算 112
6.4 汽液相平衡数据的热力学一致性检验 115
习题 120
第7章 化工过程的热力学分析与节能减排 123
7.1 过程能量分析基础 123
7.1.1 理想功、损耗功和热力学效率 123
7.1.2 有效能与环境模型 126
7.1.3 有效能平衡方程式与有效能效率 130
7.2 化工过程能量的热力学分析方法 133
7.2.1 能量分析法 133
7.2.2 熵分析法 134
7.2.3 有效能分析法 135
7.2.4 三种分析法的比较 136
7.3 化工过程合理用能与节能减排实例 141
7.3.1 合理用能基本原则 141
7.3.2 采用先进的节能方法和技术 144
7.3.3 典型化工单元操作能量分析 145
7.3.4 化工实际生产过程能量分析实例 146
习题 149
第8章 分子热力学简介 150
8.1 分子间力与势能函数 150
8.2 气体状态方程 152
8.2.1 理想气体的压强公式与温度的微观意义 152
8.2.2 范德瓦耳斯方程 152
8.2.3 维理方程 153
8.3 热力学性质与配分函数 155
8.3.1 能级与粒子的运动状态 155
8.3.2 理想气体内能 156
8.3.3 其他的热力学性质 157
8.4 流体混合物的热力学性质 158
8.4.1 超额焓 158
8.4.2 超额熵 159
8.5 分子模拟 160
习题 161
参考文献 163
附录 164
主要符号表 180