化工热力学 冯新 教案
化工热力学第二章教案
授课内容第二章p-V-T关系和状态方程§2-1 引言1 流体最基本的性质有两大类，一类是p、V、T、组成和热容数据，另一类是热数据（如标准生成焓和标准生成熵等）。
本章重点讨论p-V-T关系和状态方程2 推算流体p-V-T行为的途径1）状态方程(EOS)p-V-T关系的解析式。
2）对应态原理(CSP)一种特别的状态方程，以对比参数来表达方程，使流体性质在对比状态下便于比较，并统一到较好的程度。
3 p-V-T关系和状态方程的重要性在计算热力学性质时需要输入流体最基本的性质以及表达系统特征的模型。
状态方程不仅本身是重要的p-V-T关系式，而且从p-V-T的角度反映了系统的特征，是经典热力学中推算其它性质不可缺少的模型之一。
4 本章主要内容1）纯物质的p-V-T行为2）常见的状态方程3）常用的对应态原理4）混合法则§2-2 p-V-T 相图该图是表示纯物质在平衡状态下压力、摩尔体积与温度关系的p-V-T 曲面。
包括： 1 单相区：S 、L 和V （G ）分别表示固相、液相和蒸汽（气相）； 2 两相共存区：S/L 、V/S 和V/L 分别代表固/液、汽/固、汽/液两相平衡区3 临界点C ：汽/液共存的最高温度或压力点，该点的温度、压力和摩尔体积分别称为临界温度Tc 、临界压力Pc 和临界体积Vc 。
数学上表示为：（在C 点） 流体在临界的特性和临界参数在状态方程研究中有重要作用。
在T >T c 和p >pc 的区域内，气体和液体变得不可区分，称为超临界流体。
在临界点附近，流体的许多性质有突变的趋势，如密度、溶解其它物质的能力等，已开发的工业过程有超临界分离技术、超临界化学反应等 。
4 饱和线：ACB 是汽/液两相共存区的边界线。
AC 为饱和液体线也称为泡点线，BC 为饱和蒸汽线也称为露点线。
5 三相线：通过A 、B 的直线，是三个两相平衡区的交界线。
在三相线上有固定的温度、压力，此状态下的纯物质处于气-液-固三相平衡 。
化工热力学第四章 溶液热力学性质的计算解析
酿造技师在20℃时将50 cm3乙醇与50 cm3 水相混合，发现所 配制的酒是96 cm3, 而不是100 cm3 , 那么是什么原因使 得体积减少了4 cm3？
3
第四章 溶液热力学性质的计算
溶液的热力学性质与工程问题密切相关 天然气和石油开采 石油产品的炼制与分离 煤和固体燃料的化学加工 气体的净化与提纯 复杂矿物的化学处理 湿法冶金过程的开发 聚合物的合成与加工 生物技术等。 本章目的是通过讨论溶液热力学性质的概念和计算，为第五章研究相平
衡（又即溶液热力学理论的应用）尤其是汽液平衡打下基础。
4
第四章 溶液热力学性质的计算
本章重点内容
•均相敞开系统热力学基本方程 •偏摩尔量定义、以及其与摩尔量间的关系
•Gibbs-Duhem方程
•混合过程性质的变化 •混合物中组分的逸度及计算方法 •理想溶液及其标准态 •过量性质、过量函数模型与活度系数关联式
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第四章 溶液热力学性质的计算 4.1均相敞开系统的热力学基本关系 4.2 偏摩尔性质 4.3 混合变量 4.4 逸度和逸度系数 4.5 理想溶液 4.6 活度及活度系数 4.7 活度系数模型
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第四章 溶液热力学性质的计算
4.1 均相敞开系统的热力学关系
对均相敞开系统，若含有N个组分，其总的热力学内能Ut:
90.36 103.03 101.84 1.19 80.32 105.66 103.24 2.42 70.28 108.29 104.84 3.45 60.24 110.92 106.93 3.99 50.20 113.55 109.43 4.12 40.16 116.18 112.22 3.96
[理学]化工热力学冯新宣爱国第四章习题解答
![[理学]化工热力学冯新宣爱国第四章习题解答](https://img.taocdn.com/s3/m/31c7b9d90408763231126edb6f1aff00bed570d6.png)
习题四一、是否题M M。
4-1 对于理想溶液的某一容量性质M，则 i i解：否4-2 在常温、常压下，将10cm3的液体水与20 cm3的液体甲醇混合后，其总体积为30 cm3。
解：否4-3温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，则混合过程的温度、压力、焓、Gibbs自由能的值不变。
解：否4-4对于二元混合物系统，当在某浓度范围内组分2符合Henry规则，则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall规则。
解：是4-5在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。
解：是4-6理想气体混合物就是一种理想溶液。
解：是4-7对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。
解：否4-8对于理想溶液所有的超额性质均为零。
解：否4-9 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
解：否4-10 系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。
解：否4-11理想溶液在全浓度范围内，每个组分均遵守Lewis-Randall 定则。
解：否4-12 对理想溶液具有负偏差的系统中，各组分活度系数i γ均 大于1。
解：否4-13 Wilson 方程是工程设计中应用最广泛的描述活度系数的方程。
但它不适用于液液部分互溶系统。
解：是二、计算题4-14 在一定T 、p 下，二元混合物的焓为 2121x cx bx ax H ++= 其中，a =15000，b =20000，c = - 20000 单位均为-1J mol ⋅，求 (1) 组分1与组分2在纯态时的焓值1H 、2H ；(2) 组分1与组分2在溶液中的偏摩尔焓1H 、2H 和无限稀释时的偏摩尔焓1∞H 、2∞H 。
解：（1）1111lim 15000J mol -→===⋅x H H a2121lim 20000J mol -→===⋅x H H b（2）按截距法公式计算组分1与组分2的偏摩尔焓，先求导：()()()12121111111d dd d d11d H ax bx cx x x x ax b x cx x x =++=+-+-⎡⎤⎣⎦12=-+-a b c cx将1d d H x 代入到偏摩尔焓计算公式中，得()()()()()()11112121111111112122d 1d (1)211221H H H x x ax bx cx x x a b c cx ax b x cx x a b c cx x a b c cx a c x a cx =+-=+++--+-=+-+-+-+---+-=+-=+()()()()21121211111111121d 2d 112HH H x ax bx cx x x a b c cx x ax b x cx x x a b c cx b cx =-=++--+-=+-+---+-=+无限稀释时的偏摩尔焓1∞H 、2∞H 为：()()2-1112012-122111221lim lim 150002000035000J mol lim lim 200002000040000J molx x x x H H a cx H H b cx∞→→∞→→==+=+=⋅==+=+=⋅4-15 在25℃，1atm 以下，含组分1与组分2的二元溶液的焓可以由下式表示：121212905069H x x x x x x =++⋅+（）式中H 单位为-1cal mol ⋅，1x 、2x 分别为组分1、2的摩尔分数，求 (1) 用1x 表示的偏摩尔焓1H 和2H 的表达式； (2) 组分1与2在纯状态时的1H 、2H ；(3) 组分1与2在无限稀释溶液的偏摩尔焓1∞H 、2∞H ；(4) ΔH 的表达式；(5) 1x =0.5 的溶液中的1H 和2H 值及溶液的H ∆值。
化工热力学 冯新 第3章 纯流体的热力学性质计算
查 手 册 知 液 态 汞 的 0.00018 K ； 0.0000385 M P a
1
P 4 . 675 T 4 . 675 277 275 ） 9 . 35 MPa （
P P0 P 0 . 1013 9 . 35 9 . 45 MPa
dQ
R
T
； dQ
p
dH ； dQ V dU
CP S T T P
CV S T T V
其它106个偏导数不能直接实验测定。 106个不可测偏导数应用时必须将与6个可测的偏 导数联系起来。 纽带：热力学基本方程和偏导数关系式和Maxwell 20 方程！
（1）
（2） （3） （4）
如何计算U，H，A、G？
1）由公式知U，H，A，G =f(P，V，T，S)
2）P、V、T、S中只有两个是独立变量。S不能 直接测定， 以（T, P ）和（T ,V）为自变量最 有实际意义。
13
3、若有S=S(T，P) 和 V=V(T，P)，就能推 算不可直接测量的U，H，A，G。 问题：如何建立V=V(T，P)和S=S(T，P) ？ 答案： 1）建立V=V(T，P) ，用EOS。 2）通过Maxwell关系式建立 S=S(T，P)，使难测量与易测量 联系起来。
G
T
P
A
V S
H
U
S V （ 11） P T T P
•P，V，T，S之间的求导。变量为函数的垂直项，交叉项为 恒定下标。 •“+,-”由恒定下标所处的位置决定，位于箭头取“+”号， 24 位于箭尾取“-”号。
§3.1.6 帮助记忆小诀窍
【免费下载】《化工热力学》课程教学大纲
要求：掌握开放体系热力学第一定律。 4．2 偏摩尔性质
要求：熟悉偏摩尔量的性质及加和公式。 4．3 逸度与逸度系数
5. 通过本课程的学习，使学生初步学会化学反应平衡体系的计算方法； 6. 通过本课程的学习，使学生学会用热力学的基本原理与方法，提高解决
实际问题的能力。
三、 教学效果
1. 了解化工过程的热力学分析方法及其在化工节能领域的应用，掌握汽液
平衡的计算方法 2. 了解化学反应平衡的计算等关键内容。 3. 掌握常用的几种气体状态方程 4. 掌握流体热物理性质的计算方法。 5. 掌握各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。 6. 化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根保通据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资配，料置不试技仅卷术可要是以求指解，机决对组吊电在顶气进层设行配备继置进电不行保规空护范载高与中带资负料荷试下卷高总问中体题资配，料置而试时且卷，可调需保控要障试在各验最类；大管对限路设度习备内题进来到行确位调保。整机在使组管其高路在中敷正资设常料过工试程况卷中下安，与全要过，加度并强工且看作尽护下可关都能于可地管以缩路正小高常故中工障资作高料；中试对资卷于料连继试接电卷管保破口护坏处进范理行围高整，中核或资对者料定对试值某卷，些弯审异扁核常度与高固校中定对资盒图料位纸试置，.卷编保工写护况复层进杂防行设腐自备跨动与接处装地理置线，高弯尤中曲其资半要料径避试标免卷高错调等误试，高方要中案求资，技料编术试5写交卷、重底保电要。护气设管装设备线置备4高敷动调、中设作试电资技，高气料术并中课3试中且资件、卷包拒料中管试含绝试调路验线动卷试敷方槽作技设案、，术技以管来术及架避系等免统多不启项必动方要方式高案，中；为资对解料整决试套高卷启中突动语然过文停程电机中气。高课因中件此资中，料管电试壁力卷薄高电、中气接资设口料备不试进严卷行等保调问护试题装工，置作合调并理试且利技进用术行管，过线要关敷求运设电行技力高术保中。护资线装料缆置试敷做卷设到技原准术则确指：灵导在活。分。对线对于盒于调处差试，动过当保程不护中同装高电置中压高资回中料路资试交料卷叉试技时卷术，调问应试题采技，用术作金是为属指调隔发试板电人进机员行一，隔变需开压要处器在理组事；在前同发掌一生握线内图槽部纸内故资，障料强时、电，设回需备路要制须进造同行厂时外家切部出断电具习源高题高中电中资源资料，料试线试卷缆卷试敷切验设除报完从告毕而与，采相要用关进高技行中术检资资查料料和试，检卷并测主且处要了理保解。护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
化工热力学答案冯新宣爱国课后总习题答案详解
6.料流方向取决于料流进入型腔的位置，故在型腔一定时影响分子取向方向的因素是浇口位置。
7.牛顿型流体包括粘性流体、粘弹性流体和时间依赖性流体。
8.受温度的影响，低分子化合物存在三种物理状态：固态、液态、气态。
稳定剂：提高树脂在热、光和霉菌等外界因素作用时的稳定性。
润滑剂：改进高聚物的流动性、减少摩擦、降低界面粘附。
着色剂：使塑料制件具有各种颜色。
3.增塑剂的作用是什么？
答：在树脂中加入增塑剂后，加大了分子间的距离，削弱了大分子间的作用力。这样便使树脂分子容易滑移，从而使塑料能在较低温度下具有良好的可塑性和柔软性。增塑剂的加入虽然可以改善塑料的工艺性能和使用性能，但也使树脂的某些性能降低了，如硬度、抗拉强度等。
15.收缩率的影响因素有压力、温度和时间。
16.塑料在一定温度与压力下充满型腔的能力称为流动性。
17.根据塑料的特性和使用要求，塑件需进行后处理，常进行退火和调湿处理。
判断
1.根据塑料的成份不同可以分为简单组分和多组分塑料。单组分塑料基本上是树脂为主，加入少量填加剂而成。（√）
2.填充剂是塑料中必不可少的成分。（×）
（4）提高原材料的纯度
第 2 章
填空
1.塑料的主要成份有树脂、填充剂、增塑剂、着色剂、润滑剂、稳定剂。
2.根据塑料成型需要，工业上用成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散体等物料。
3.热固性塑料的工艺性能有：收缩性、流动性、压缩率、水分与挥化物含量、固化特性。
4.热塑性塑料的工艺性能有：收缩性、塑料状态与加工性、粘度性与流动性、吸水性、结晶性、热敏性、应力开裂、熔体破裂。
化工热力学-第1章 绪论-冯新-75
高科技产品，都有化学工程的影子，真可谓 “生活处处皆化工” 。
在美国和德国，化学工业都是第二大经济支
柱产业。
从我国“十五”统计情况看，国民经济产值
的1/6是由化学工业提供的。
6
化学工程的作用
中国对环境的要求越来越高，包括水资源、固体废 弃物等等，都需要化学工业作为支撑，需要化工提 供新材料、新能源、新资源，为国家的发展和人们 的生活提供服务。 我国“十一五”规划中提出了两个指标：单位GDP 的能耗降低20%，废弃物排放减少10%，要实现这 两个指标，就要高效、节能、绿色。这对化学工业 的研究、生产提出了更高的要求，由此也可以看出 化学工业的重要性。
33
一、 化工热力学的定义和用途
2、化工热力学的用途
①确定化学反应发生的可能性及其方向，确定反
应平衡条件和平衡时体系的状态。（可行性分析）
石墨————>金刚石？常温、Fra bibliotek压判据？
H2O ————> H2+O2 ？
常温、常压
N2+ H2 ————> NH3 ？
常温、常压
G 0 ？ G 0 ？
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一、 化工热力学的定义和用途
1、化工热力学的定义 A、热力学（Thermo-dynamics ） 说法1：讨论热与功转化规律的科学。 说法2：是研究自然界各种形式能量之间相互转化 的规律，以及能量转化对物质的影响的科学。
远古“钻木取火”——机械能转换为内能。
12世纪“火药燃烧加速箭支的飞行”
第七章 压缩、膨胀、动力循环与制冷循环 （7学时）
13
第一章
绪
论
14
9化工专业《化工热力学》教学大纲李丽
《化工热力学》教学大纲课程编码：0412100904课程名称：化工热力学学时/学分：56/3.5先修课程：《高等数学》、《物理化学》、《化工原理》适用专业：化学工程与工艺开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是学生在具备了物理化学、化工原理等基础知识后的一门专业必修课，也是该专业的核心课程之一。
2．课程任务：本课程的任务是概括、深化热力学的基本定律和有关的理论知识，研究化工过程中各种能量的相互转化和有效利用，研究各种物理化学变化过程达到平衡的理论极限、条件或状态，从而使学生获得扎实的专业理论基础知识，培养和提高学生从事化工生产、设计和科学研究工作的理论分析能力。
二、课程教学基本要求通过本课程的教学，要求学生理解化工热力学的基本概念和基本原理；根据所要解决问题的性质，熟练掌握计算流体热力学性质的数学模型；熟练掌握计算化工过程的能量变化；熟练掌握计算纯流体和混合物的相平衡和化学反应平衡；了解化工热力学在化工过程中的主要实际应用。
成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（作业、期中考试）（30%)。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求掌握化工热力学的基本概念；了解化工热力学研究范围和研究方法；了解化工热力学在化学工程中的应用情况。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生掌握化工热力学的基本概念，主要包括化工热力学的研究方法、化工热力学的研究内容和任务等。
3.教学重点和难点教学重点是化工热力学的研究方法、化工热力学的研究内容和任务。
教学难点是化工热力学与物理化学的关系、化工热力学的研究方法。
4.教学内容（1）热力学的发展及化工热力学的研究对象主要知识点：热力学的发展及化工热力学的研究对象。
（2）热力学的研究方法主要知识点：经典热力学方法和微观热力学方法。
（3）热力学名词和定义主要知识点：体系与环境；平衡状态与状态函数；过程与循环；温度与热力学第零定律；热与功。
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化工热力学冯新教案
化工热力学是化学工程专业中一门重要的基础课程，它以热力学原理
为基础，研究了化学反应与能量转化之间的关系。
本文将从简单到复杂，由浅入深地探讨化工热力学的相关概念和原理，以帮助您更加全面、深入地理解这门学科。
一、热力学的定义及基本概念
1.1 热力学的定义
热力学是研究物质及其能量变化规律的科学，其基本任务是揭示物质
与能量之间的关系。
1.2 系统与环境
热力学中，我们将研究的对象称为系统，而与系统相互作用的外界称
为环境。
1.3 状态函数与过程函数
在热力学中，我们用状态函数来描述系统的状态，如温度、压力、体
积等；而过程函数则描述了系统在不同状态之间变化的过程，如热量、功等。
二、热力学基本定律
2.1 第一定律：能量守恒定律
能量既不可以创造也不可以消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
2.2 第二定律：熵增定律
热力学第二定律规定了自然界中某些过程不可逆的方向，即熵在正常
过程中总是增加的。
2.3 第三定律：绝对零度定律
绝对零度是热力学温标的最低温度，绝对零度下物质的熵为零。
三、化学反应的热力学特征
3.1 焓变与焓变反应热
焓是热力学中常用的状态函数之一，焓变表示系统在化学反应过程中
的焓变化，而焓变反应热则是表征反应热力学特征的重要指标。
3.2 熵变与熵变反应熵
熵是反映系统混乱程度的物理量，熵变表示系统在化学反应过程中的
熵变化，而熵变反应熵则是衡量反应熵学特征的重要指标。
四、化工热力学的应用
4.1 热力学循环过程
热力学循环过程是化工工艺中常用的一种能量转化方式，如卡诺循环、蒸汽动力循环等。
4.2 化学反应平衡
热力学在研究化学反应平衡时也发挥着重要作用，例如利用平衡常数
计算反应的热力学数据。
五、个人观点与理解
化工热力学作为化学工程专业的基础课程，对于深入理解工业过程以
及提高工艺效率具有重要意义。
我认为掌握好化工热力学的基本原理
和应用方法，可以为我们的未来职业发展打下坚实的基础。
在学习化工热力学过程中，我发现系统与环境的概念十分重要。
只有
准确划分系统和环境的边界，才能更好地分析能量的转化和物质的变化。
热力学基本定律的应用也是化工热力学的重点内容。
了解这些定律，可以帮助我们理解能量守恒、系统复杂性以及化学平衡等问题。
在化学反应的热力学特征方面，焓变和熵变是两个关键概念。
焓变反
应热和熵变反应熵可以帮助我们了解反应的能量转化和系统的混乱程度。
这对于优化化工反应和提高工艺效率至关重要。
在化工实践中，热力学的应用广泛而重要。
热力学循环过程和化学反应平衡等应用，为我们解决实际问题提供了理论基础和计算方法。
总结回顾：通过对化工热力学的学习，我们了解了热力学的基本概念和定律，以及化学反应的热力学特征和应用。
这些知识为我们更深入理解化工工艺、优化反应条件以及提高工艺效率提供了基础。
在未来的学习和工作中，我们应该不断加强对化工热力学的掌握，并将其应用于实际问题解决中，为化学工程的发展贡献自己的力量。
1. 概念的重要性
概念在化工热力学中的重要性不可忽视。
准确划分系统和环境的边界是进行能量转化和物质变化分析的基础。
通过明确界定系统和环境的界限，我们可以更好地研究能量的转化过程，以及化学反应中涉及的物质变化。
理解概念是化工热力学研究的基础。
2. 热力学基本定律的应用
化工热力学的重点内容之一是热力学基本定律的应用。
热力学基本定律包括能量守恒定律、熵增定律和温度计的第零法则。
了解这些定律并将其应用于实际问题中，可以帮助我们更好地理解能量守恒、系统复杂性和化学平衡等问题。
在化工热力学中，掌握和应用这些基本定律是非常重要的。
3. 焓变和熵变的重要性
在化学反应的热力学特征方面，焓变和熵变是两个关键概念。
焓变反
应热和熵变反应熵反映了反应的能量转化和系统的混乱程度。
了解焓
变和熵变对于优化化工反应和提高工艺效率至关重要。
通过控制焓变
和熵变，我们可以调整反应条件，以提高产率和节约能量。
4. 热力学的应用于化工实践
热力学在化工实践中有广泛而重要的应用。
热力学循环过程和化学反
应平衡等应用为解决实际问题提供了理论基础和计算方法。
在化工过
程设计中，通过热力学计算、热力学循环过程的分析和优化，可以提
高能量利用率和降低能耗。
在化学反应的平衡研究中，热力学分析可
以帮助我们了解反应的驱动力和平衡条件，以实现最佳的反应条件和
产品选择。
续写部分：
5. 进一步了解热力学的挑战
尽管我们已经了解了化工热力学的基本概念和应用，但要深入理解热
力学的挑战仍然很重要。
在非平衡热力学中，我们需要考虑反应速率、传热和传质等过程，以便更准确地预测和优化化工反应条件。
对于非
标准条件下的热力学研究，我们需要进一步探索和发展新的模型和方法，以适应实际工程应用。
我们在学习和工作中应致力于深入探索热
力学的挑战，并不断改进和完善热力学理论。
6. 化工热力学的未来发展
随着化学工程领域的不断发展，热力学在解决工程问题中的重要性将
日益突出。
未来，我们可以期待更先进的热力学模型和计算工具的出现，以提高工程设计和优化的效率。
随着对可持续化工生产的需求增加，热力学在能源利用和环境保护方面的应用也将更加重要。
我们需
要不断深化对化工热力学的学习和研究，以应对未来工程挑战。
总结：
通过了解化工热力学的基本概念和应用，我们可以更好地理解能量转
化和物质变化的过程，优化化工反应和提高工艺效率。
在化工实践中，热力学为我们提供了理论基础和计算方法来解决实际问题。
然而，我
们还需要进一步了解热力学的挑战，并努力推动热力学理论的发展和
应用。
只有持续加强对化工热力学的掌握，并将其应用于实际问题解
决中，我们才能为化学工程的发展贡献更多的力量。