1、緒論明確化工熱力學(xué)的主要任務(wù)是應(yīng)用經(jīng)典熱力學(xué)原理，推算物質(zhì)的平衡性質(zhì)，從而解決實(shí)際問題，所以物性計(jì)算是化工熱力學(xué)的主要任務(wù)。掌握熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算的一般方法熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算與系統(tǒng)有關(guān)。大家必須明確不同系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算與其熱力學(xué)原理的對應(yīng)關(guān)系，這一點(diǎn)對于理解本課程的框架結(jié)構(gòu)十分重要。流體的P-V-T關(guān)系應(yīng)該理解狀態(tài)方程不僅可以計(jì)算流體的p-V-T性質(zhì)，而且在推算熱力學(xué)性質(zhì)中狀態(tài)方程是系統(tǒng)特征的重要模型。熟悉純物質(zhì)的P-V-T相圖及其相圖上的重要概念，如三相點(diǎn)、臨界點(diǎn)、汽化線、熔化線 、升華線 、等溫線、等壓線等容線、單相區(qū)、兩相共存區(qū)、超臨界流體區(qū)等。能在p-v圖和p-T圖中定性表達(dá)出有關(guān)熱力學(xué)過

2、程和熱力學(xué)循環(huán)。掌握由純物質(zhì)的臨界點(diǎn)的數(shù)學(xué)特征約束狀態(tài)方程常數(shù)的方法。理解以p為顯函數(shù)和以V為顯函數(shù)的狀態(tài)方程的形式，以及它們在性質(zhì)計(jì)算中的區(qū)別。能借助于軟件用PR和SRK方程進(jìn)行p-V-T性質(zhì)計(jì)算，清楚計(jì)算時所需要輸入的物性常數(shù)及其來源。對于均相混合物性質(zhì)的計(jì)算，需要應(yīng)用混合法則，了解相互作用參數(shù)的含義和取值。理解對應(yīng)態(tài)原理的概念，掌握用圖表和三參數(shù)對應(yīng)態(tài)原理計(jì)算物性的方法，了解偏心因子對應(yīng)態(tài)原理。能夠通過查尋有關(guān)手冊，估算蒸汽壓、飽和氣液相摩爾體積、汽化焓等物性，清楚它們之間的關(guān)系。流體熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系均相封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)原理給出了熱力學(xué)性質(zhì)之間的普遍化依賴關(guān)系，結(jié)合表達(dá)系統(tǒng)特征的模型就

3、能獲得不同熱力學(xué)性質(zhì)之間的具體表達(dá)式。在物性推算中應(yīng)該明確需要給定的獨(dú)立變量，需要計(jì)算的從屬變量，以及從屬變量與獨(dú)立變量之間的關(guān)系式。另外，還必須輸入有關(guān)模型參數(shù)，結(jié)合一定的數(shù)學(xué)方法，才能完成物性推算。清楚剩余性質(zhì)的含義，能用剩余性質(zhì)和理性氣體熱容表達(dá)狀態(tài)函數(shù)的變化。能夠用給定的狀態(tài)方程推導(dǎo)出剩余性質(zhì)表達(dá)式。掌握狀態(tài)方程計(jì)算純物質(zhì)飽和熱力學(xué)性質(zhì)餓原理，這是屬于非均相系統(tǒng)性質(zhì)計(jì)算，在計(jì)算時需要將狀態(tài)方程與相平衡準(zhǔn)則結(jié)合起來。掌握純物質(zhì)的壓焓圖和溫熵圖的特征以及相圖上的重要的點(diǎn)、線、面。運(yùn)用壓焓圖和溫熵圖定性表達(dá)熱力學(xué)狀態(tài)、過程和定量計(jì)算熱力學(xué)性質(zhì)。了解壓焓圖、溫熵圖以及p-V-T相圖之間的相互對

4、應(yīng)關(guān)系。熟練掌握并能運(yùn)用水的性質(zhì)表。了解用熱力學(xué)性質(zhì)解析計(jì)算方法來制作熱力學(xué)性質(zhì)圖、表的基本原理?；み^程的能量分析穩(wěn)定流動系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律與封閉系統(tǒng)是不一樣的，常用焓值進(jìn)行熱量衡算，若使用熱力學(xué)性質(zhì)圖，常使用溫熵圖和壓焓圖。能量的可利用程度或品質(zhì)高低由有效能來衡量。通過有效能來計(jì)算過程的能量變化，可使我們知道過程是否合理，為優(yōu)化工藝路線提供熱力學(xué)上的依據(jù)。蒸氣動力循環(huán)和制冷循環(huán)將穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于動力循環(huán)和制冷循環(huán)中，進(jìn)行熱量和熱力學(xué)效率計(jì)算。常用的是水蒸氣和空氣圖表以及氨、氟里昂的溫熵圖和壓焓圖。當(dāng)然還可以通過焓的熱力學(xué)關(guān)系式并利用合適的狀態(tài)方程進(jìn)行焓和熵的計(jì)算。多級壓縮制冷

5、循環(huán)和復(fù)迭式壓縮制冷循環(huán)。 溶液熱力學(xué)通過本章的學(xué)習(xí)，必須弄清非均相系統(tǒng)與均相敞開系統(tǒng)之間的關(guān)系。對于非均相系統(tǒng)的物性計(jì)算，首先必須確定系統(tǒng)的相平衡狀態(tài)，然后才能進(jìn)一步計(jì)算平衡的各相的性質(zhì)。為了得到非均相系統(tǒng)的相平衡準(zhǔn)則，均相敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)原理是不可缺少的基礎(chǔ)。另外，均相敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)關(guān)系式對于混合物的性質(zhì)隨組成的變化也十分重要。通過本章的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)掌握了兩種計(jì)算混合物性質(zhì)的方法：一種是第三章中所討論的均相系統(tǒng)的熱力學(xué)關(guān)系，即視作為一個定組成混合物；另一種則是將混合物看作為一均相敞開系統(tǒng)，討論摩爾性質(zhì)隨組成的變化。掌握偏摩爾性質(zhì)的定義及用途，特別重視偏摩爾性質(zhì)之間的約束關(guān)系式Gibbs

6、-duhem方程及其應(yīng)用。弄清楚混合過程性質(zhì)變化、超額性質(zhì)之間的區(qū)別和聯(lián)系。理解純物質(zhì)和定組成混合物的逸度和逸度系數(shù)的定義、逸度及逸度系數(shù)的意義和作用。掌握逸度和逸度系數(shù)與溫度、壓力之間的微分和積分關(guān)系式，能用狀態(tài)方程推導(dǎo)出逸度和逸度系數(shù)的關(guān)系式。能用狀態(tài)方程和三參數(shù)對應(yīng)態(tài)原理計(jì)算逸度、逸度系數(shù)以及其他熱力學(xué)性質(zhì)。理解混合物中組分逸度、組分逸度系數(shù)和活度系數(shù)的定義和作用。本章中兩個較難理解的概念是兩個理想溶液參考態(tài)，即Lewis-Randall規(guī)則和Henry規(guī)則。作為理想溶液應(yīng)同時滿足這兩個規(guī)則，但真實(shí)稀溶液的溶劑和溶質(zhì)也分別符合Lewis-Randall規(guī)則和Henry規(guī)則。超額性質(zhì)和活度

7、系數(shù)都要涉及到參考態(tài)的選擇問題。一般，對于亞臨界組分，采用Lewis-Randall規(guī)則的對稱歸一化；而對于超臨界組分，應(yīng)采用參考Henry規(guī)則的不對稱歸一化。應(yīng)了解兩種不同歸一化定義的活度系數(shù)之間的關(guān)系。熟悉常見的活度系數(shù)模型。相平衡掌握不同形式的二元?dú)庖合鄨D，如T-x-y圖、p-x-y圖和x-y圖。了解 一般正偏差、一般負(fù)偏差和具有共沸點(diǎn)系統(tǒng)的相圖特征?；旌衔锏臍庖浩胶庥?jì)算是本課程的重要內(nèi)容之一。相平衡計(jì)算需要將平衡準(zhǔn)則與表達(dá)混合物系統(tǒng)特征的模型結(jié)合才能完成。在氣液平衡計(jì)算中，應(yīng)明確獨(dú)立變量和需要計(jì)算的從屬變量，選擇合適的計(jì)算類型，根據(jù)系統(tǒng)的條件，合理簡化平衡準(zhǔn)則。能借助于軟件用EOS法和法計(jì)算二元系統(tǒng)的氣液平衡計(jì)算。在完成相平衡計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行非均相系統(tǒng)其他熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算。掌握二元系統(tǒng)氣液平衡數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)的原理和方法。明確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性只是檢驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的必要條件。了解其他類型相平衡如液液平衡、氣液平衡、固液平衡系統(tǒng)的相圖，計(jì)算的原理和方法。化學(xué)平衡熟練掌握化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系，能以反應(yīng)進(jìn)度表達(dá)平衡轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)。明確化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)和化學(xué)平衡條件。正確理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義；明確化學(xué)平衡常數(shù)