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高等化工热力学

ADVANCEDCHEMICALENGINEERINGTHERMODYNAMICS

陆九芳

2019.01;化学工程学的一个重要分支。

热力学原理应用于化学工程领域，是化学热力学与工程热力学的结合。

测量、关联与预测不同条件下物质的平衡性质；对化工工程进行能量计算，相平衡计算与化学平衡计算。

利用有限的实验数据，预测整个体系的性质。

化工及有关专业的学科基础课

;经典热力学、统计力学与半经验方法的综合

经典热力学给出了各种热力学性质的变化之间所必须遵循的相互依赖关系，但未给出各种性质与独立变量之间的函数形式，而具体的函数形式是随具体体系而变的。

只能给出宏观量之间的关系，不能由微观性质预测宏观性质。

预修课程：高等数学，物理化学，化工热力学

;化工热力学与其它化工学科的关系;主要内容;主要参考书籍;;9.PrausnitzJM.MolecularThermodynamicsofFluidPhaseEquilibria,2nded.Prentice-Hall,Inc.,1986

(JM普劳斯尼茨等。流体相平衡的分子热力学，第二版。化学工业出版社，北京，1990）

LeeLL.MolecularThermodynamicsofNonidealFluids.Butterworths,Boston,1988

童景山，高光华，刘裕品。化工热力学。清华大学出版社，北京，2019

陈新志，蔡振云，胡望明。化工热力学。化学工业出版社，北京，2019

;化工热力学研究工作：

数据的测定与整理（数据库）

化工热力学理论（统计热力学理论的进展，各种热力学理论在相平衡计算中的应用）

分子模拟

;分子模拟(Molecularsimulation)

从统计力学基本原理出发，将一定数量的分子和离子输入计算机内进行分子微观结构的测定和宏观性质的计算。已发展成为一种强有力的兼具理论研究和实验测定的重要手段。主要有MonteCarlo(MC)和moleculardynamics(分子动力学，MD)方法。

主要作用：

检验与改进理论与模型

研究理论或模型中不同因素的影响

为理论研究提供一些特殊系统的数据;有关的主要学术刊物

JChemPhys,

JPhysChem,

FluidPhaseEquilibria

IndEngChemRes

AIChEJ

化工学报

ChineseJChemEng

化学学报

高校化工学报

物理化学学报

;

;热力学第零定律：制造温度计是可能的

热力学第一定律：能量是守恒的

热力学第二定律：不是全部热量可以转化为功

热力学第三定律：永远不能达到那个最低的温度

;

内能innerenergy

焓enthalpy

Helmholtz自由能（自由能）

Helmholtzfreeenergy

Gibbs自由能（自由焓）

Gibbsfreeenergy

;Maxwell方程

;;;;;;;理想的混合气体：

;－组分i的逸度系数，

;逸度系数计算

;换成以体积为变量

;1.3活度(activity)与活度系数

;;1.3.2活度与活度系数

;;;;、和;标准态与参考态示意图(a)图；(b)图;由此可有;;;;;;;

式中;;;渗透平衡时;;;;;;;1.5偏离函数(departurefunction);

理想气体;;由A出发，可得到其它偏离函数;注意：f/p不是偏离函数，可由的偏离函数求得。;标准态的Umo、Hmo、Smo、Amo与Gmo随温度变化。Hmo与Smo是基本的。;;;;;;;;;;1.7热力学体系的平衡与稳定条件

1.7.1热力学体系平衡

稳定性与平衡的概念相连，故先讨论平衡条件。

一个封闭体系，处于力平衡和热平衡状态

（Tout＝Tin，pout＝pin），若只作膨胀功，则有;;对体系施加一微小的位移即微扰

体系有减少使其发生位移的趋势，则体系稳定；

体系有增加这种位移的趋势