化工熱力學(xué)

內(nèi)容概要

　　《化工熱力學(xué)》(作者鄢浩、陳晉陽(yáng))針對(duì)短學(xué)期制教學(xué)特點(diǎn)(一學(xué)年由秋學(xué)期、冬學(xué)期、春學(xué)期[每學(xué)期10周教學(xué)，1．5周考試]和夏季實(shí)踐學(xué)期[4周]組成)，根據(jù)《化工熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱要求，精簡(jiǎn)理論知識(shí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)關(guān)注化工熱力學(xué)的實(shí)用性，增加了節(jié)能減排的應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生能夠更好的理解化工熱力學(xué)的精髓。同時(shí)考慮到現(xiàn)代化工熱力學(xué)的發(fā)展，增加了分子熱力學(xué)簡(jiǎn)介的內(nèi)容，有助于學(xué)生從微觀角度加深對(duì)化工熱力學(xué)經(jīng)典理論的理解。
　　《化工熱力學(xué)》可作為化工及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高等學(xué)校本科教材，尤其適用于采用短學(xué)期學(xué)分制教學(xué)的高等院校。也可供有關(guān)科研和工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章　緒論
　1.1　化工熱力學(xué)的目的、研究?jī)?nèi)容
　1.2　化工熱力學(xué)的組成
　1.3　處理化工熱力學(xué)實(shí)際問(wèn)題的方式
　1.4　教材的具體內(nèi)容與安排
第2章　熱力學(xué)基本定律與概念
　2.1　熱力學(xué)第一定律與能量衡算
　　2.1.1　能量的形式
　　2.1.2　Joule實(shí)驗(yàn)與熱功當(dāng)量
　　2.1.3　熱力學(xué)第一定律的表述
　　2.1.4　熱力學(xué)第一定律在敞開(kāi)系統(tǒng)穩(wěn)流過(guò)程中的應(yīng)用
　2.2　熱力學(xué)第二定律與熵平衡
　　2.2.1　熱力學(xué)第二定律的表述
　　2.2.2　熵增原理與熵產(chǎn)生
　　2.2.2　熵平衡關(guān)系式
　2.3　其他熱力學(xué)基本概念
　　2.3.1　系統(tǒng)、環(huán)境
　　2.3.2　流體的熱力學(xué)性質(zhì)和狀態(tài)函數(shù)
　　2.3.3　熱與功
　　2.3.4　熱力學(xué)過(guò)程與循環(huán)
　　2.3.5　熱力學(xué)平衡態(tài)與可逆過(guò)程
　　2.3.6　穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程與非穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程
　習(xí)題
第3章　流體的pVT關(guān)系
　3.1　單組分流體的pVT相圖
　3.2　氣體的狀態(tài)方程式
　　3.2.1　理想氣體狀態(tài)方程與維里方程
　　3.2.2　經(jīng)驗(yàn)狀態(tài)方程
　3.3　對(duì)應(yīng)態(tài)原理與普遍化真實(shí)氣體狀態(tài)方程式
　　3.3.1　對(duì)應(yīng)態(tài)原理與偏心因子
　　3.3.2　普遍化壓縮因子圖法
　　3.3.3　普遍化virial系數(shù)法
　3.4　真實(shí)氣體混合物的pVT關(guān)系
　　3.4.1　混合規(guī)則與虛擬臨界參數(shù)
　　3.4.2　氣體混合物的第二維里系數(shù)
　　3.4.3　氣體混合物的R—K方程
　3.5　液體的普遍化關(guān)聯(lián)式
　習(xí)題
第4章　純流體的熱力學(xué)性質(zhì)
　4.1　純流體熱力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系
　　4.1.1　熱力學(xué)基本關(guān)系式
　　4.1.2　熱力學(xué)性質(zhì)間的數(shù)學(xué)關(guān)系——Maxwell關(guān)系式
　4.2　Maxwell關(guān)系式的應(yīng)用
　　4.2.1　熱容
　　4.2.2　焓和熵表示為T(mén)、p的函數(shù)
　　4.2.3　適用于理想氣體狀態(tài)的焓熵的表達(dá)形式
　　4.2.4　內(nèi)能表示為變量p的函數(shù)
　　4.2.5　適用于液體的焓、熵及內(nèi)能的替代形式
　　4.2.6　內(nèi)能和熵表示為T(mén)和V的函數(shù)
　4.3　焓變與熵變的計(jì)算
　　4.3.1　理想氣體焓變與熵變的計(jì)算
　　4.3.2　真實(shí)氣體焓變與熵變的計(jì)算
　4.4　純流體的熱力學(xué)性質(zhì)圖表
　　4.4.1　熱力學(xué)圖
　　4.4.2　熱力學(xué)性質(zhì)表
　　4.4.3　兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算
　習(xí)題
第5章　流體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)
　5.1　變組成體系熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)系
　5.2　偏摩爾量
　　5.2.1　偏摩爾量的定義與基本關(guān)系式
　　5.2.2　偏摩爾性質(zhì)的計(jì)算
　　5.2.3　Cibbs—Duhem方程
　5.3　混合物的逸度與逸度系數(shù)
　　5.3.1　逸度的定義與計(jì)算式
　　5.3.2　純物質(zhì)的逸度
　　5.3.3　混合物的逸度與組分逸度的關(guān)系
　　5.3.4　混合物逸度的計(jì)算
　　5.3.5　溫度和壓力對(duì)逸度的影響
　5.4　理想溶液
　5.5　活度與活度系數(shù)
　5.6　流體混合過(guò)程的性質(zhì)變化
　　5.6.1　理想溶液混合時(shí)性質(zhì)的變化
　　5.6.2　非理想溶液混合時(shí)性質(zhì)的變化
　　5.6.3　活度αi與混合變量之間的關(guān)系
　　5.6.4　超額性質(zhì)
　5.7　活度系數(shù)模型
　習(xí)題
第6章　相平衡
　6.1　相平衡的判據(jù)與相律
　　6.1.1　相平衡的判據(jù)
　　6.1.2　相律
　6.2　汽液相平衡的相圖
　　6.2.1　二元體系的p-T圖及臨界區(qū)域的相特性
　　6.2.2　二元體系低壓氣液平衡相圖
　6.3　汽液相平衡的計(jì)算
　　6.3.1　計(jì)算類(lèi)型
　　6.3.2　計(jì)算方法
　　6.3.3　低壓下汽液平衡計(jì)算
　　6.3.4　中高壓下汽液平衡計(jì)算
　6.4　汽液相平衡數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)
　習(xí)題
第7章　化工過(guò)程的熱力學(xué)分析與節(jié)能減排
　7.1　過(guò)程能量分析基礎(chǔ)
　　7.1.1　理想功、損耗功和熱力學(xué)效率
　　7.1.2　有效能與環(huán)境模型
　　7.1.3　有效能平衡方程式與有效能效率
　7.2　化工過(guò)程能量的熱力學(xué)分析方法
　　7.2.1　能量分析法
　　7.2.2　熵分析法
　　7.2.3　有效能分析法
　　7.2.4　三種分析法的比較
　7.3　化工過(guò)程合理用能與節(jié)能減排實(shí)例
　　7.3.1　合理用能基本原則
　　7.3.2　采用先進(jìn)的節(jié)能方法和技術(shù)
　　7.3.3　典型化工單元操作能量分析
　　7.3.4　化工實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程能量分析實(shí)例
　習(xí)題
第8章　分子熱力學(xué)簡(jiǎn)介
　8.1　分子間力與勢(shì)能函數(shù)
　8.2　氣體狀態(tài)方程
　　8.2.1　理想氣體的壓強(qiáng)公式與溫度的微觀意義
　　8.2.2　范德瓦耳斯方程
　　8.2.3　維理方程
　8.3　熱力學(xué)性質(zhì)與配分函數(shù)
　　8.3.1　能級(jí)與粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
　　8.3.2　理想氣體內(nèi)能
　　8.3.3　其他的熱力學(xué)性質(zhì)
　8.4　流體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)
　　8.4.1　超額焓
　　8.4.2　超額熵
　8.5　分子模擬
　習(xí)題
參考文獻(xiàn)
附錄
主要符號(hào)表

章節(jié)摘錄

　　8.3 熱力學(xué)性質(zhì)與配分函數(shù)　　統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)又稱(chēng)統(tǒng)計(jì)力學(xué)，是研究由大量微觀粒子構(gòu)成體系熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。其根據(jù)分子和原子的運(yùn)動(dòng)來(lái)解釋所觀察物質(zhì)的宏觀性質(zhì)。統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)認(rèn)為，大量微觀粒子集合中出現(xiàn)了單個(gè)粒子未必有的性質(zhì)，即統(tǒng)計(jì)平均性質(zhì)，統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)根據(jù)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)的方法，得出了對(duì)體系的狀態(tài)具有普遍意義的一序列統(tǒng)計(jì)規(guī)律和原理，揭示體系產(chǎn)生宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)?！　◇w系按照粒子相互作用的強(qiáng)弱可分為獨(dú)立粒子體系和相依粒子體系兩大類(lèi)。獨(dú)立粒子體系指粒子間相互作用微弱到可以忽略不計(jì)時(shí)，體系稱(chēng)為獨(dú)立粒子體系，如理想氣體。獨(dú)立粒子體系的內(nèi)能為體系各粒子能量之和。而粒子間存在不可忽略的相互作用時(shí)，體系稱(chēng)為相依粒子體系，其內(nèi)能除了各粒子能量之和外，還包括粒子相互作用的總位能。按照粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可分為可分辨粒子體系和等同粒子體系?？煞直媪Ｗ芋w系中同類(lèi)粒子是可以分辨的，如晶體中的粒子，粒子的運(yùn)動(dòng)是定域化的，故又稱(chēng)為定域粒子體系。而如果相同粒子處于混亂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，無(wú)法區(qū)別每個(gè)粒子，則體系稱(chēng)為等同粒子體系，如純組分氣體體系，粒子的運(yùn)動(dòng)是離域化的，故又稱(chēng)為離域粒子體系。　　8.3.1 能級(jí)與粒子的運(yùn)動(dòng)狀　　態(tài)量子理論的一個(gè)基本假定是能量是量子化的，即在微觀尺度上能量是以非常小的離散單位改變的，都是量子化的，即不連續(xù)的，像臺(tái)階一樣，稱(chēng)為能級(jí)。各運(yùn)動(dòng)形式能量最低的能級(jí)即為其基態(tài)能級(jí)。因此一個(gè)宏觀系統(tǒng)擁有巨大數(shù)目的能量量子態(tài)，其總和決定了系統(tǒng)的能級(jí)。由于原子核和核外電子都處于最低能量狀態(tài)，即基態(tài)，故可不考慮原子內(nèi)部的電子運(yùn)動(dòng)及核運(yùn)動(dòng)的能量，則粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可近似地分為平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)三種狀態(tài)，粒子的總能量為平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、以及振動(dòng)能之和?！　?hellip;…

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