化工热力学经典课件-7
化工热力学第三版课件
第二章
流体的热力学性质力 两相平衡线上： F=1 1
固
2
温度 图 2-1 纯物质的P-T图 (2)
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化工热力学
第二章
流体的热力学性质
第一节
压缩流体区 3 Super Critical Fluid （SCF） A Pc 临界温度下气体液化所需的最小压力 C 液相区 固相区
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化工热力学
第二章
流体的热力学性质
第一节
超临界流体的应用：
超临界流体萃取 超临界水氧化技术
超临界流体干燥
超临界流体色谱
超临界流体化学反应
常用的物质及临界点：
二氧化碳：304.3K 7.39MPa 水：647K 22MPa 甲醇：512K 8.1MPa 乙醇：516K 6.38MPa
第一节
超临界流体应用原理：
物质在超临界流体中的溶解度受压力和温度的影 响较大。可以利用升温、降压手段（或两者兼用） 将超临界流体中所溶解的物质分离析出，达到分离 提纯的目的。如：
高压条件下，使超临界流体与物料接触，物料中的有 效成分溶于超临界流体中（如萃取）；分离后对溶有溶 质的超临界流体降压，溶质析出。 如果有效成分不止一种，可以采取逐级降压，使多种 溶质分步析出。 分离过程中没有相变，过程能耗低。
仍是一种气体，但又不同于一般气体，是一种稠密气态。 密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。 粘度比液体小，但扩散速度比液体快两个数量级，有 较好的流动性和传递性。 很强的溶解能力。 介电常数大，有利于溶解一些极性高的物质。
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化工热力学
第二章
流体的热力学性质
化工热力学 陈钟秀版 第三版 总复习 ppt课件
28
液体：
1 V
V T
p
dH
C p dT
V
T
V T
p
dP
C p dT
V
1
T
dp
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29
c.内能变化的普遍关系
dU
CV dT
T
p T
V
p dV
恒容过程： dU CV dT
热力学基本关系式
dU TdS pdV dH TdS Vdp dA pdV SdT dG Vdp SdT
记忆辅助图
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21
麦克斯韦关系式:
dZ MdX NdY
M / Y N / X
X
Y
dU TdS pdV dH TdS Vdp dA SdT pdV
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30
1.2.2 剩余性质
剩余性质MR（Residual Property）：是 指在相同T和P下，真实气体状态热力学函 数值MR 与理想气体状态热力学函数值Mig 之差。
其中：M = V、U、H、S、A、G、Cp、CV
MR = M - Mig
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31
1.2.2 剩余性质
对于焓和熵 H = Mig + HR S = Mig + SR
ppt课件
13
c.Soave - Redlich - Kwong ( SRK )方程
p
RT V b
V
a
V
b
a
化学-热力学PPT课件
2021/3/9
授课：XXX
40
反应进度与反应式书写有关
对同一反应体系，其值与物质选择无关，但与反应式 写法有关。 例如合成氨的反应，可写成：
N2＋3H2＝2NH3 (1) 或 1/2N2＋3/2H2＝NH3 (2)
第1篇 化学反应基本
规律
2021/3/9
授课：XXX
1
第1章 化学热力学基
础
Chemical Thermodynamics
2021/3/9
授课：XXX
2
• 热力学——研究自然界各种
引言 形式能量之间相互转化的规 律，以及能量转化对物质的
热力学
影响的科学。
物理热力学
经典热力学
工程热力学
统计热力学
化学热力 学
2021/3/9
授课：XXX
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2）化学反应标准焓变 ΔrHθ
定义——热力学标准态下化学反应的焓变 符号：ΔrHθ 单位：kj 298.15K，记为：ΔrHθ（ 298.15K ） 任意温度，记为：ΔrHθ（ TK ）
2021/3/9
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3）化学反应标准摩尔焓变 ΔrHθm
定义——在热力学标态下，发生1mol 化学反应的焓 变称为化学反应的标准摩尔焓变。
ΔrHθm （ 298.15K）= -9.44 kJ·mol-1。
2021/3/9
授课：XXX
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ΔrHθm 与方程式的书写 有关
N2(g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g) ΔrHθm (298.15K) = - 92kJ·mol-1
1/2N2(g) + 3/2H2 (g) = NH3 (g) ΔrHθm (298.15K) = - 46kJ·mol-1
化工热力学
¡¦4 - -4 à 25101. Helium enters a reversible isothermal compressor at 25¢J and 12bar and is continuously compressed to 180 bar. Calculate the work (in J /mole) per mole of helium needed ( input work is considered asa positive sign ) to run the compressor and the amount of heat permole of helium that must be removed from the compressor if(a) Helium behaves as an ideal gas. (10%)(b) Helium behaves according to the equation of state :PV = RT –aP/T + bP (15%)Wherea = 3.85x10-4 m3K/moleb= 1.52x10-5 m3/moleR = 8.314 J/mole/K1 bar = 105Pa2. Show that(a) for a single phase : (∂P/∂T) S = Cp/(TV£) (10%)(b) the Cv for a system consisting of two phases in equilibrium can beexpressed as : Cv = T(∂V/∂P)S (dP/dT)2 (15%) .Where :T : temperatureP : pressureV: molar volumeCv : molar heat capacity at constant VCp : molar heat capacity at constant P: volume expansivityS : molar entropy3. Propane is used for drying stored grain. Propane gas at room temperature ( 25¢J ) is burned with enough air ( contains 21% of oxygen and 79% of nitrogen in mole) so that combustion is complete and gases leave the burner at 1400 K . The combustion gas is then mixed with sufficient air so that the resulting gas mixture for drying is at 500 K. How many moles of air are available for drying per mole of propane burned if it is considered as an adiabatic process? (25%)C 3H 8 (g) + 5O 2 (g) =¡ 3CO 2 (g)+ 4H 2O(g).( Molar heat capacities, Cp , of all species are considered constant from 298 to 1400K ; ∆H f,298o is heat of formation at 298K and 1 bar )Cp (J/mole/K)∆H f,298o(kJ/mole)Propane (C 3H 8) --- -103.9 Carbon Dioxide (CO 2) 39.15-393.8 H 2O(g) 33.80 -242Oxygen (O 2) 29.63 --- Nitrogen(N 2) 29.10 ---4. One mole of an ideal gas is compressed irreversibly from 130¢J and 2.5 bar to 140¢J and 6.5 bar in a piston/cylinder device. The work required is 20% greater than the work of reversible, isothermal compression at 130¢J. The heat transferred from the gas during compression flows to a heat reservoir at 25¢J. Calculate the entropy changes of the gas, the heat reservoir, and total entropy change (∆S total) in J/mole.K Cp =(7/2)R , Cv= (5/2)R C( input work is considered as a positive sign ) (25%)。
化工热力学RK方程课件
反应器设计
详细描述
在反应器设计过程中，利用RK方程可以预测反应过程的动力学行为，优化反应器的设计参数，提高反应效率。例 如，通过RK方程可以计算反应速率常数、反应活化能等关键参数，为反应器设计提供理论支持。
分离过程中的RK方程应用
总结词：分离过程
详细描述：在化工分离过程中，RK方程可以用于描述不同组分在相间的传递行为，预测分离效果。通过求解RK方程，可以得 到各组分在不同相中的浓度分布，优化分离工艺参数，提高分离效率和纯度。
考虑流体的状态方程
在推导过程中，考虑了流体的状态方程，特别是理 想气体和真实气体之间的差异。
引入物质的特性参数
为了描述流体的性质，引入了物质的特性参 数，如摩尔质量、分子体积和偏心因子等。
RK方程的物理意义
1 2 3
表征流体的热力学性质 RK方程是一个描述流体热力学性质的经验方程， 它包含了流体的压力、温度、密度等状态变量的 关系。
加强多组分反应体系中各组分相互作用和反应过程的研究，提高RK方 程在多组分反应体系中的应用效果。
RK方程在化工安全评估中的应用
总结词
利用RK方程对化工过程进行安全评估， 可以预测和评估化工生产过程中可能存 在的安全隐患和风险。
VS
详细描述
RK方程在化工安全评估中主要用于计算 化工过程中的压力、温度、组分等参数， 以及评估化工过程的热力学稳定性和安全 性。通过RK方程，可以预测和评估化工 生产过程中可能存在的安全隐患和风险， 为预防事故提供科学依据。
热力循环中的RK方程应用
总结词：热力循环
详细描述：在热力循环过程中，如制冷、 热泵等，RK方程可以用于描述循环系统的 热力学性能。通过求解RK方程，可以分析 循环系统的效率、能耗等关键指标，优化 循环过程，提高能源利用效率。
化学热力学全PPT课件
1.3 焓
1 定容热QV
若系统的变化是在等容下进行的，则dV=0， W = -PdV =0，
V 0
U Q +W
QV U
说明：U是状态函数（其微小变化用dU来表示） ，
而Qv是过程量（其微小变化用δ来表示） 。它们在 恒容、不作非体积功的过程时仅仅只是在数值上是 相等的。
第45页/共123页
U UB UA
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3 热力学第一定律的数学表达式
1） 由实验论证，热、功、内能三者的关系
例1：把100克0℃水放在一绝热套中，内有电阻丝。
水和电阻丝为系统，绝热箱和电池为环境。
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H2O（l，0℃） 始态A
H2O（l，50℃） 终态B
U1 UB U A W1
”
功（W）: 除热量之外，系统与环境交换
的其他能量。 功的符号：
环境对系统做功 W > 0，“+” 系统对环境做功 W < 0，“-”
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W = We + Wf
总功
膨胀功、 体积功
(Expansion Work)
非膨胀功、 非体积功
(work except expansion work)
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广度性质与强度性质的关系
➢ 每单位广度性质即强度性质
V / n = Vm
Cp / n = Cp, m
➢ 广度性质÷广度性质 = 强度性质
m/V=ρ
➢ 广度性质×强度性质 = 广度性质
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2 状态与状态函数
状态: 系统的一系列物理量的总和，系统性质的综合表现。
化工热力学ppt
2 化工单元过程热力学分析 1流体流动过程 流体流经管道、设备时，存在流体与管道设备之间、流体分子之间的摩擦和扰动，使一部分机械能耗散为热能，导致熵产生与不可逆的功损耗。
可知：升高温度，在深冷时要减小流动阻力引起的功损失。
可知：气体节流比液体的损耗功大，气体通常用膨胀机、液体采用节流阀，以减少功的损耗。
传热过程 功损耗：来自于传热的温差——造成过程不可 逆的直接原因。
减小温差、增大传热面积、设备费用增加——经济最佳化。
低温下传热，损耗功更大，高温传热可允许的温差大一些。
3分离过程 a 机械分离如：沉降、过滤、离心 不需要理论能耗。
b 传质分离过程：精馏、吸收、萃取、蒸发、结晶、吸附 需要理论能耗。
()L H L W T T ∞-0()L H L H L T W Q T T T T⇒=⋅-⋅()L H L W T T ⋅反比于0L T W T ∞012()L T W V P P T =⋅⋅-L W V∞4化学反应过程是化工生产的核心，其反应路线、工艺、装置水平以及反应的进行程度在很大程度上决定着反应过程的能耗水平。
尽可能提高原料的转化率和产品收率来设计反 应路线和工艺将会将会大大节省后续分离等工序的能 耗，并降低原料消耗。
3 过程热力学分析的三种基本方法1 有效能EX （yong ）：任何体系在一定状态下的有效能，就是该体系从该状态变至基态，即达到与环境处于完全平衡状 态时，此过程的理想功就叫做有效能（yong ）。
： 动能 ：位能 E XPh ： 物理有效能 E Xc ： 化学有效能两种效率：第一定律效率： EN ：过程所期望的能量 EA ：达到期望所消耗的能量第一定律效率：E XN ：过程所期望的有效能。
E XA ：达到期望所消耗的有效能。
X XK XP Xph XCE E E E E =+++XKE XP E N A E E ηI =XN XA E E η=。