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第1章 绪论1

1.1 化工热力学的目的、研究内容1

1.2 化工热力学的组成2

1.3 处理化工热力学实际问题的方式3

1.4 教材的具体内容与安排3

第2章 热力学基本定律与概念5

2.1 热力学第一定律与能量衡算5

2.1.1 能量的形式5

2.1.2 Joule实验与热功当量5

2.1.3 热力学第一定律的表述6

2.1.4 热力学第一定律在敞开系统稳流过程中的应用6

2.2 热力学第二定律与熵平衡8

2.2.1 热力学第二定律的表述8

2.2.2 熵增原理与熵产生8

2.2.2 熵平衡关系式9

2.3 其他热力学基本概念11

2.3.1 系统、环境11

2.3.2 流体的热力学性质和状态函数12

2.3.3 热与功12

2.3.4 热力学过程与循环12

2.3.5 热力学平衡态与可逆过程12

2.3.6 稳定流动过程与非稳定流动过程13

习题13

第3章 流体的pVT关系15

3.1 单组分流体的pVT相图15

3.2 气体的状态方程式19

3.2.1 理想气体状态方程与维里方程19

3.2.2 经验状态方程21

3.3 对应态原理与普遍化真实气体状态方程式28

3.3.1 对应态原理与偏心因子28

3.3.2 普遍化压缩因子图法30

3.3.3 普遍化virial系数法31

3.4 真实气体混合物的pVT关系33

3.4.1 混合规则与虚拟临界参数34

3.4.2 气体混合物的第二维里系数35

3.4.3 气体混合物的R-K方程36

3.5 液体的普遍化关联式37

习题39

第4章 纯流体的热力学性质42

4.1 纯流体热力学性质的关系42

4.1.1 热力学基本关系式42

4.1.2 热力学性质间的数学关系——Maxwell关系式43

4.2 Maxwell关系式的应用46

4.2.1 热容46

4.2.2 焓和熵表示为T、p的函数46

4.2.3 适用于理想气体状态的焓熵的表达形式47

4.2.4 内能表示为变量p的函数47

4.2.5 适用于液体的焓、熵及内能的替代形式48

4.2.6 内能和熵表示为T和V的函数49

4.3 焓变与熵变的计算50

4.3.1 理想气体焓变与熵变的计算50

4.3.2 真实气体焓变与熵变的计算50

4.4 纯流体的热力学性质图表58

4.4.1 热力学图59

4.4.2 热力学性质表60

4.4.3 两相系统的热力学性质计算60

习题61

第5章 流体混合物的热力学性质64

5.1 变组成体系热力学性质关系64

5.2 偏摩尔量65

5.2.1 偏摩尔量的定义与基本关系式65

5.2.2 偏摩尔性质的计算67

5.2.3 Gibbs-Duhem方程69

5.3 混合物的逸度与逸度系数69

5.3.1 逸度的定义与计算式69

5.3.2 纯物质的逸度71

5.3.3 混合物的逸度与组分逸度的关系74

5.3.4 混合物逸度的计算75

5.3.5 温度和压力对逸度的影响78

5.4 理想溶液78

5.5 活度与活度系数80

5.6 流体混合过程的性质变化81

5.6.1 理想溶液混合时性质的变化82

5.6.2 非理想溶液混合时性质的变化83

5.6.3 活度ai与混合变量之间的关系84

5.6.4 超额性质85

5.7 活度系数模型90

习题91

第6章 相平衡95

6.1 相平衡的判据与相律95

6.1.1 相平衡的判据95

6.1.2 相律96

6.2 汽液相平衡的相图97

6.2.1 二元体系的p-T图及临界区域的相特性98

6.2.2 二元体系低压气液平衡相图99

6.3 汽液相平衡的计算102

6.3.1 计算类型102

6.3.2 计算方法103

6.3.3 低压下汽液平衡计算105

6.3.4 中高压下汽液平衡计算112

6.4 汽液相平衡数据的热力学一致性检验115

习题120

第7章 化工过程的热力学分析与节能减排123

7.1 过程能量分析基础123

7.1.1 理想功、损耗功和热力学效率123

7.1.2 有效能与环境模型126

7.1.3 有效能平衡方程式与有效能效率130

7.2 化工过程能量的热力学分析方法133

7.2.1 能量分析法133

7.2.2 熵分析法134

7.2.3 有效能分析法135

7.2.4 三种分析法的比较136

7.3 化工过程合理用能与节能减排实例141

7.3.1 合理用能基本原则141

7.3.2 采用先进的节能方法和技术144

7.3.3 典型化工单元操作能量分析145

7.3.4 化工实际生产过程能量分析实例146

习题149

第8章 分子热力学简介150

8.1 分子间力与势能函数150

8.2 气体状态方程152

8.2.1 理想气体的压强公式与温度的微观意义152

8.2.2 范德瓦耳斯方程152

8.2.3 维理方程153

8.3 热力学性质与配分函数155

8.3.1 能级与粒子的运动状态155

8.3.2 理想气体内能156

8.3.3 其他的热力学性质157

8.4 流体混合物的热力学性质158

8.4.1 超额焓158

8.4.2 超额熵159

8.5 分子模拟160

习题161

参考文献163

附录164

主要符号表180