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化工热力学课程介绍
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在化学反应领域，化工工程师通常要解决以下的问题：用 来合成目的产物的化学反应是否热力学可行？是否动力学可行？ 热力学可行主要指该反应能否发生，如果能发生，目的产物的 产量（the yield of the aimed product）是否可观。《化工热力 学》课程中的热力学第一、第二定律以及化学反应平衡 (chemical reaction equilibrium)理论就是用来解决化学反应是 否热力学可行的问题。
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一、为什么学《化工热力学》？
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化工热力学与化学工程的关系
化学工程学科大致可分为两大领域，即化学反应和产物分 离。化工工程师通常要面对两个问题，一是如何设计一个化学 反应路线合成所需要的产品，二是如何设计一个分离装置将目 的产物（aimed product）从化学反应体系中分离出来。化工热 力学提供解决这两个问题所需要的理论知识。
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第一章绪论(Introduction): 介绍化工热力学学科的主要内 容、研究方法以及基本概念。
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第二章流体的 p-V-T关系(The Volumetric Properties of Fluid): 讲授真实流体的状态方程和对比态原理及其应用。
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第三章纯流体热力学性质(The Thermodynamic Properties of Pure Fluids)：讲授纯流体热力学性质的计算方 法。
第一篇 基础化工热力学篇
三、热量
热量：系统与外界之间由于存在温度差而传递的能量。 （对于气体，不同过程比热容不同，所以热量也是过程 量。） C —物质的比热容 Q cm(T2 T1 ) 作功与热传递的区别：（同是传递能量的方式） 作功：物体的有规则定向运动转换为系统内分子无规则 的热运动的过程。（定向——无规则） 热传递：通过分子之间相互碰撞来完成能量的传递过程。 （无规则——无规则）
3).等温过程
E 0
PV 恒量 m V2 m P1 Q A RT ln RT ln M V1 M P2
(dT 0)
1.4.4 绝热过程
一、绝热过程
多方过程
绝热过程：在气体的状态发生变化的过程中，如果它与外界 之间没有热量传递，这种过程叫做绝热过程。（dQ=0）
p
.I . II
（2）
（1）（2）两式联立方程，消去dT：(Cv + R) PdV C v VdP
Cv + R C p ,
Cp Cv
dP dV + 0 P V ln P + ln V 恒量
PV 恒量
（泊松方程）
泊松方程 (绝热方程)
pVγ = C
将理想气体状态方程代入上式，并从中 消去 p 或V 就可以得到另外两个泊松方程： V
化工热力学在化学工程中的应用： 化工热力学是化工过程研究、开发和设计的理论基础。 测量、关联与推算不同条件下物质的平衡性质。 为化工过程中能量的有效利用、减少损耗，达到节能的目 的提供理论。 相平衡关系的描述和计算是化工生产中许多单元操作如蒸 馏、吸收、萃取、结晶、吸附等设备的设计、操作以及产 品质量控制 热力学在新兴动力装置、制冷循环、气体液化工艺的开发 利用上发挥重要作用。热机制冷、气体液化提高循环效率 的途径、工质的选用等。 物性和热力学性质是化工工艺设计中不可缺少的基础数据。
《化工热力学》课件
通过改进热力学过程，可以提高产品的质量和产量，提升企业竞争力。
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历史回顾
化工热力学起源于工业革命时期，随着科技的发展和工业的进步，逐渐形成一门独立的学科。
发展趋势
随着环保意识的提高和能源需求的增加，化工热力学将更加注重节能减排、资源循环利用和可再生能源的开发利用。
未来展望
总结词：熵增加
详细描述：热力学第二定律指出，在封闭系统中，自发过程总是向着熵增加的方向进行，即系统总是向着更加混乱无序的状态发展。这个定律对于化工过程具有重要的指导意义，因为它揭示了能量转换和利用的限制，以及不可逆过程的本质。
绝对熵的概念
总结词
热力学第三定律涉及到绝对熵的概念，它指出在绝对零度时，完美晶体的熵为零。这个定律对于化工过程的影响在于，它提供了计算物质在绝对零度时的熵值的方法，这对于分析化学反应的方向和限度具有重要的意义。同时，它也揭示了熵的物理意义，即熵是系统无序度的量度。
总结词
化工过程的能量效率是衡量化工生产经济效益的重要指标，通过提高能量效率，可以降低生产成本并减少环境污染。
能量效率是评价化工过程经济性和环境影响的重要参数。它反映了化工过程中能量转化和利用的效率。提高能量效率意味着减少能源的浪费，降低生产成本，同时减少对环境的负面影响。为了提高能量效率，需要采用先进的工艺技术和设备，加强能源管理，优化操作条件。
《化工热力学》PPT课件
xx年xx月xx日
目 录
CATALOGUE
化工热力学概述热力学基本定律化工过程的能量分析化工过程的热力学分析化工热力学的应用实例
01
化工热力学概述
提高能源利用效率
通过优化化工过程的热力学参数，可以降低能耗，提高能源利用效率。
化工过程知识点归纳总结
化工过程知识点归纳总结化工过程是指将原材料经过一系列的物理、化学或生物反应，加工成所需的化工产品的工艺过程。
在化工过程中，许多重要的知识点需要我们了解和掌握，以确保化工生产的安全性和高效性。
下面将对化工过程中的关键知识点进行归纳总结。
一、化工原理知识点1. 物理和化学基础知识：包括牛顿力学、热力学、化学平衡等基本理论知识，在化工过程中具有重要的应用价值。
2. 化工热力学：在化工过程中，热力学是一个非常重要的理论基础。
热力学的基本概念包括焓、内能、焓变、熵等重要参数。
3. 化工动力学：化工过程中的反应速率、反应机制、活化能等都是化工动力学的重要内容。
4. 化工流体力学：在化工过程中，液体和气体的流体特性对流动过程的研究是非常重要的。
5. 化工传热传质学：包括传热传质的基本原理、传热传质方程、传热传质设备的设计等内容。
6. 化工仪表自动化：在化工过程中，仪表自动化的应用越来越广泛，对控制系统、仪表设备的了解是需要的。
二、化工过程的基本操作技术1. 化工反应器的设计与运行：包括批式反应器、连续反应器、半连续反应器等反应器的设计原理和操作技术。
2. 化工分离技术：包括蒸馏、萃取、结晶、吸附等分离技术的原理和操作技术。
3. 化工干燥技术：化工生产中，干燥是一个非常重要的环节，需要掌握干燥设备的原理和操作技术。
4. 化工混合技术：在化工过程中，混合是一个常见的操作环节，需要掌握各种混合设备的原理和操作技术。
5. 化工催化剂的应用：催化剂对化工反应的速率和选择性有重要影响，需要掌握催化剂的原理和应用技术。
6. 化工安全与环保技术：在化工生产中，安全和环保是非常重要的问题，需要了解化工安全技术和环保设备。
三、化工过程中的原料和产品分析1. 化工原料的分析方法：需要了解化工原料的物理性质、化学性质和组成成分的分析方法。
2. 化工产品的分析方法：需要了解化工产品的纯度、成分、质量和物性的分析方法。
3. 化工仪器分析技术：包括光谱分析、色谱分析、质谱分析、电化学分析等仪器分析技术的应用。
化工热力学基础知识
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↓
工艺学 反应工程 分离工程
↓
↓
化工动力学 化工 催化工程 热力学
↘↙ 工艺学 从这一过程可以提出这样几个问题: ⑴制造原料的获得。 ⑵选择反应工艺条件,设计反应器。 ⑶确定分离、提纯方法,设计分离设备。 针对这几个问题，就要考虑解决它的办法，原则上为这样的解决途径，我们可用方块图来表示。 从以上分析来看：生产问题、过程发展的综合性强，影响因素多，决不能期待用一个学科、一种方法 去解决，而要依赖于各个学科、各种技术相互配合、相互渗透，用综合分析的方法去认识它、解决它。化 工热力学是分离工程的基础，而化工过程的分离提纯又基于分离工程。化工热力学是这一发展过程中的一 个组成学科，是一门非常重要的专业基础技术课。
化工热力学是讨论热力学在化工生产中的应用。化工过程中所需的热和功的计算，化学反应、相际物 质传递的方向与限度的判定，化工过程能量的有效利用等都属于化工热力学已经的范畴。在化工工程师的 工作中，常涉及到下面四类问题：
（1） （1） 进行过程的能量衡算 物料衡算与建立在热力学第一定律基础上的能量衡算是所有化工工艺设计的基础。他可以解决： ①进、出设备每股物料的数量、组成、温度、压力，从而求得设备中的传热量、传质量或反应量。 ②确定生产过程中所需设备的尺寸和台数（如换热面积等）。 ③在设计方案评比、操作条件分析、工艺设备改进时，常以物料、热量衡算结果为依据。
热循环、往复循环等有了更清晰的了解，这在热机的设计和创新方面起了决定性的作用。在学科上形成了
工程热力学。广而言之，热力学是一门研究能量及其转换的科学，它能预言物质状态变化的趋势并研究伴
有热效应体系的平衡。在化学工业的生产和科学实验中有大量的这类问题需要解决，所以化工热力学也就
应运而生。由于既要解决化学问题，又要解决工程问题，所以化工热力学实际上是集化学热力学和工程热
化工热力学
化工热力学化工热力学是研究化工、炼油、石油化工等生产中的热效应和热过程规律的一门科学。
它以大量实验数据为基础，用定性和半定量的方法，阐明化工单元操作中的能量转化和转移的本质及其与化学平衡的关系，从而建立起反映各种物理现象之间联系的基本理论。
在合成氨工业生产中具体应用的为动量传递理论、反应热计算和放热反应计算，其中动量传递理论还用于设计合成塔内件，以控制气体的流速和返回动量;反应热计算可为动量传递过程和计算热力学反应器提供依据。
这里面包括了各种类型的单相反应，主要涉及反应热和化学反应热两个方面的问题。
反应热的求取：反应热通常指由一个单元反应的能量变化所引起的其他单元反应的能量变化。
在确定了反应条件后，为了获得足够的信息以利于控制，可根据经验公式或由实验数据推导出反应热的经验式。
反应热的计算与表示：反应热与反应级数有着密切的联系，并且与温度的高低有一定的比例关系。
因此，正确地表示和求取反应热的过程称为反应热的计算。
在反应过程中，只有正确地求出每一步反应的反应热，才能准确地知道反应进行到什么阶段，即是在哪一步完成的。
然后根据每一步的反应热值就可以求出该步反应在该温度下完全反应所需要的热量。
对化学反应来说，当前者(如在常压下进行)和后者(如在较高的压力下进行)的温度不同时，则必须先分别求出前者和后者的反应热，再由前者和后者的反应热求得前者的反应热。
因此，通过反应热的计算，可以知道化学反应所经历的步骤，也可以通过反应热的计算，估算出反应所经历的温度范围。
反应热计算对设计和安装合成塔和催化剂、使反应器有最佳工作状态等都是必不可少的。
在动量传递理论中也涉及到反应热的问题，但不直接考虑反应热，而把热量视为分子传递的作用力，通过作用力的相互作用传递热量。
2化工热力学分析在实际工作中也有重要意义。
例如，在合成氨工业生产中具体应用的为动量传递理论、反应热计算和放热反应计算，其中动量传递理论还用于设计合成塔内件，以控制气体的流速和返回动量;反应热计算可为动量传递过程和计算热力学反应器提供依据。
2024版化工热力学精ppt课件
化学反应热效应计算方法
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的应用，用于计算反 应热效应。
生成焓与反应焓
通过生成焓计算反应焓，进而求得反应热效应。
键能法
利用化学键能数据估算反应热效应。
化学反应方向判据及应用
根据熵变判断反应自发进 行的方向。
利用平衡常数判断反应进 行的方向和程度。
焓、熵和吉布斯自由能概念及应用
焓（H）
系统的热函数，表示系统总能量的变化。
熵（S）
表示系统的无序程度，用于描述不可逆过程 的自发性。
吉布斯自由能（G）
描述系统在特定条件下的最大有用功，用于 判断反应的方向和限度。
应用
用于分析化工过程中的热力学性质、相平衡、 化学反应平衡等问题。
化工过程能量优化方法
热力学第二定律 不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用 的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
状态方程与状态参数
状态方程
描述系统或它的性质和本质的一系列 数学形式。将系统的物理性质用数学 形式表达出来，即建立该系统各状态 参数间的函数关系。
膜分离过程热力学原 理
利用膜的选择性透过性，实现混合物中 各组分的分离。膜分离过程涉及溶解平 衡、传质等热力学基本原理。
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吸附过程热力学原理
利用吸附剂对混合物中各组分的选择性 吸附，实现组分的分离。吸附过程涉及 相平衡、传质等热力学基本原理。
THANK平衡和固固平衡简介
固液平衡
固体与液体之间的平衡状态，涉及溶解度、 溶度积等概念。在化工过程中，固液平衡 对于结晶、溶解等操作具有重要意义。
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化工热力学知识点
一, 课程简介化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化工类专业学生必修的基础技术课程。
化工热力学课程结合化工过程阐述热力学基本原理, 定理及其应用，是解决工业过程（特殊是化工过程）中热力学性质的计算和预料, 相平衡计算, 能量的有效利用等实际问题的。
二, 教学目的培育学生运用热力学定律和有关理论知识，初步驾驭化学工程设计及探讨中获得物性数据；对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法，以及对化工过程进行热力学分析的基本实力，为后续专业课的学习及参与实际工作奠定基础。
三, 教学要求化工热力学是在基本热力学关系基础上，重点探讨能量关系和组成关系。
本课程学习须要具备肯定背景知识，如高等数学和物理化学等方面的基础知识。
采纳敏捷的课程教学方法，使学生能正确理解基本概念，娴熟驾驭各种基本公式的应用领域及应用技巧，驾驭化学工程设计及探讨中求取物性数据及平衡数据的各种方法。
以课堂讲解, 自学和作业等多种方式进行。
四, 教学内容第一章绪论本章学习目的及要求：了解化工热力学的发展简史, 主要内容及探讨方法。
第二章流体的P-V-T关系本章学习目的及要求：了解纯物质PVT的有关相图中点, 线, 面的物理意义，驾驭临界点的物理意义及其数学特征；理解志向气体的基本概念和数学表达方法，驾驭采纳状态方程式计算纯物质PVT性质的方法；了解对比态原理，驾驭用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法；了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。
第一节纯物质的PVT关系1. 主要内容： P-V相图，流体。
2. 基本概念和知识点：临界点。
3. 实力要求：驾驭临界点的物理意义及其数学特征。
第二节气体的状态方程式1. 主要内容：志向气体状态方程，维里方程，R-K方程。
2. 基本概念和知识点：志向气体的数学表达方法，维里方程，van der Waals方程，R-K方程。
3. 实力要求：驾驭采纳状态方程式计算纯物质PVT性质的方法。
第三节对比态原理及其应用1. 主要内容：三参数对比态原理，普遍化状态方程。
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