化工熱力學(xué)(化工熱力學(xué)的主要內(nèi)容)
1.化工熱力學(xué)的主要內(nèi)容
應(yīng)用熱力學(xué)基本定律研究化工過程中能量的有效利用（見過程熱力學(xué)分析）、各種熱力學(xué)過程、相平衡和化學(xué)平衡，還研究與上述內(nèi)容有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如物質(zhì)的p-V-T關(guān)系和熱化學(xué)數(shù)據(jù)。
對于與環(huán)境間既有能量傳遞又有物質(zhì)傳遞的敞開系統(tǒng)，在計(jì)算物料進(jìn)出系統(tǒng)前后物料的內(nèi)能所發(fā)生的變化時(shí)，除了考慮熱和功外，還須計(jì)入相應(yīng)的動(dòng)能和位能的變化，以及能量在系統(tǒng)中的積累。對于化工生產(chǎn)上經(jīng)常遇到的定態(tài)流動(dòng)過程（單位時(shí)間內(nèi)出入系統(tǒng)的物料量相同，且不隨時(shí)間而變化，系統(tǒng)中沒有物質(zhì)或能量的積累），第一定律可表達(dá)為：
ΔU+ΔEK+ΔEP=Q-W
或 ΔH+ΔEK+ΔEP=Q-WS
式中ΔU、ΔEK和 ΔEP分別為物料進(jìn)出系統(tǒng)前后內(nèi)能、動(dòng)能和位能的變化；H為焓，H=U+pV，等于內(nèi)能加上壓力和體積的乘積；WS為軸功，指膨脹功以外的功，主要是與動(dòng)力裝置有關(guān)的功。
熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用 用以研究：①相平衡，在相平衡準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，將平衡時(shí)的溫度、壓力和各相組成關(guān)聯(lián)起來，應(yīng)用于傳質(zhì)分離過程的計(jì)算；②化學(xué)平衡，在化學(xué)平衡準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上研究各種工藝條件（溫度、壓力、配料比等）對平衡轉(zhuǎn)化率的影響，應(yīng)用于反應(yīng)過程的工藝計(jì)算，選擇最佳工藝條件；③能量的有效利用，功可以完全轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔瑹徂D(zhuǎn)變?yōu)楣t受到一定的限制，為了節(jié)約能量，在可能條件下功的消耗越少越好。對化工過程所用的熱能動(dòng)力裝置、傳質(zhì)設(shè)備和反應(yīng)器等，都應(yīng)該進(jìn)行過程的熱力學(xué)分析，從而采取措施以節(jié)約能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
熱力學(xué)第二定律的建立是從研究蒸汽機(jī)效率開始的。研究表明：在高溫T1與低溫T2兩個(gè)熱源間工作的任何熱機(jī)（將熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器，如蒸汽機(jī)）的熱機(jī)效率η（從高溫?zé)嵩次盏臒嶂修D(zhuǎn)變?yōu)楣Φ姆致剩?，以工作過程為可逆過程（見熱力學(xué)過程）的熱機(jī)（即可逆熱機(jī)）的效率ηr為最高，且ηr=(T1-T2)/T1。這種可逆熱機(jī)的工作過程稱為卡諾循環(huán)。這個(gè)規(guī)律稱為卡諾定理，它是有效利用能量的依據(jù)。
上面的卡諾定理可以由此式導(dǎo)出。由于可逆過程是在平衡條件下進(jìn)行的，因而熱力學(xué)第二定律提供了一個(gè)判斷是否達(dá)到平衡的普遍準(zhǔn)則。應(yīng)用于相變化和化學(xué)變化時(shí)，可導(dǎo)出更具體的相平衡準(zhǔn)則和化學(xué)平衡準(zhǔn)則。
2.化學(xué)熱力學(xué)的基本概念有哪些呢?
(1).體系與環(huán)境：在化學(xué)中，把研究的對象叫做體系，把體系以外的部分叫做環(huán)境 敞開體系：體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量的交換。
封閉體系：體系與環(huán)境之間無物質(zhì)交換，只有能量的交換。 孤立體系：體系與環(huán)境之間，既沒有物質(zhì)交換，也沒有能量交換。
（2）.狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)： 狀態(tài)：用來描述這個(gè)體系的諸如溫度、壓力、體積、質(zhì)量和組成等物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的總和，當(dāng)這些性質(zhì)都有確定值時(shí)，就說體系處于一定的狀態(tài)。 狀態(tài)函數(shù)：用來描述體系的這些性質(zhì)僅決定于狀態(tài)本身而與變化過程的具體途徑無關(guān)，這些性質(zhì)就是狀態(tài)函數(shù)。
顯然，P、V、T、n、△u等都是狀態(tài)函數(shù)，而Q、w都不是狀態(tài)函數(shù)與途徑有關(guān)。 狀態(tài)函數(shù)值的變化只取決于體系的初態(tài)和終態(tài)而與變化的途徑無關(guān)。
（3）過程和途徑： 過程：體系所發(fā)生的狀態(tài)變化叫做熱力學(xué)過程，簡稱過程。過程開始的狀態(tài)叫做始態(tài)，最后的狀態(tài)叫做終態(tài)，習(xí)慣上把狀態(tài)變化所經(jīng)歷的具體步驟叫做途徑。
常見的過程： 等溫過程（T）：在溫度不變的情況下，體系由始態(tài)到終態(tài)進(jìn)行的過程。 等壓過程（P）：在壓力不變的情況下，體系由始態(tài)到終態(tài)進(jìn)行的過程。
恒容過程（V）：在體積不變的情況下，體系由始態(tài)到終態(tài)進(jìn)行的過程。 絕熱過程（Q）：在變化過程中，體系與環(huán)境之間沒有熱量交換。
3.怎樣學(xué)好化工熱力學(xué)?
按以下要求就可以了！ 1、課程的性質(zhì)和任務(wù) 化工熱力學(xué)時(shí)化學(xué)工程學(xué)的分支學(xué)科之一，是化學(xué)工程與工藝類及其相近專業(yè)的一門主干課，是學(xué)生在具備了《物理化學(xué)》、《化工原理》等基礎(chǔ)知識之后必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。
化工熱力學(xué)是化學(xué)工程與工藝類專業(yè)基礎(chǔ)課，它以物理化學(xué)等為基礎(chǔ)，是由化學(xué)熱力學(xué)和工程熱力學(xué)組合而成的一門學(xué)科，它為分離工程、反應(yīng)工程及系統(tǒng)工程等打下理論基礎(chǔ)。 化工熱力學(xué)的任務(wù)是通過課程教學(xué)， 本科程的任務(wù)是概括、深化熱力學(xué)的基本定律和有關(guān)的理論知識，研究化工過程中各種能量的相互轉(zhuǎn)化和有效利用，研究各種物理、化學(xué)變化過程達(dá)到平衡的理論極限、條件或狀態(tài)，使學(xué)生掌握流體的熱力學(xué)性質(zhì)概念，掌握流體熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算及其應(yīng)用，掌握溶液的性質(zhì)，會(huì)用溶液理論及狀態(tài)方程計(jì)算各種流體相平衡，為化工過程的設(shè)計(jì)打下牢固的基礎(chǔ)。
從而使學(xué)生獲得鞏固的專業(yè)理論基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)和提高學(xué)生從事化工生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科學(xué)研究工作的理論分析能力。 本教學(xué)基本要求是為高等學(xué)校本科化學(xué)工程與工藝類（化學(xué)工程、有機(jī)化工、無機(jī)化工、煤化工、精細(xì)化工等）專業(yè)制定的。
分為課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分： 2、課堂教學(xué)： 通過課堂教學(xué)，學(xué)生應(yīng)掌握流體的PVT關(guān)系；熱力學(xué)基本定律及能量分析；流體的熱力學(xué)函數(shù)及計(jì)算；溶液熱力學(xué)與流體相平衡；化學(xué)反應(yīng)平衡。 教學(xué)時(shí)數(shù)為68學(xué)時(shí)左右。
其基本內(nèi)容是： （1）緒論 （2-4學(xué)時(shí)） （2）流體的P-V-T關(guān)系（6-8學(xué)時(shí)） 純物質(zhì)的P-V-T性質(zhì)。 真實(shí)氣體的狀態(tài)方程式：真實(shí)氣體特性，Virial方程式，兩常數(shù)狀態(tài)方程式（Van der Waals方程式（簡述）、Redlich-Kwong方程式及其修正式），多常數(shù)狀態(tài)方程式 （Benedict-Webb-Rubin方程式、Martin-Hou方程式）。
對比狀態(tài)原理及其應(yīng)用：對比狀態(tài)原理，普遍化關(guān)系式及偏心因子。 真實(shí)氣體混合物的P-V-T關(guān)系：虛擬臨界常數(shù)法，Dalton定律和普遍化壓縮因子圖，Amagat定律和普遍化壓縮因子圖，混合規(guī)則與混合物的狀態(tài)方程式（Viriat方程式、Redlich Kwong方程式、Martin-Hou方程式）。
液體的P-V-T性質(zhì) （3）流體的熱力學(xué)性質(zhì)（6-8學(xué)時(shí)） 熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系式：單相流體系統(tǒng)基本方程式，點(diǎn)函數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，Maxwell關(guān)系式。 熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算：應(yīng)用Maxwell關(guān)系式推求各熱力學(xué)變量，計(jì)算原理及方法，氣體熱力學(xué)性質(zhì)的普遍化關(guān)系。
兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表：兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)，熱力學(xué)性質(zhì)圖表。 （4）化工過程的能量分析（12-14學(xué)時(shí)） 流動(dòng)體系的能量平衡方程。
（熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用） 熵變，不可逆性，熵平衡。（熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用） 氣體的壓縮及膨脹。
理想功及損失功：理想功，損失功。 有效能分析：有效能的概念，有效能的計(jì)算，有效能損失，有效能效率。
（5）蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)（7-8學(xué)時(shí)） 蒸汽動(dòng)力循環(huán)。 獲得低溫的兩種方法。
制冷循環(huán)：逆向Carnot循環(huán)（簡述），蒸汽壓縮制冷循環(huán)，多級壓縮制冷及復(fù)疊式制冷，吸收式制冷。 （6）均相混合物的熱力學(xué)性質(zhì)（8-10學(xué)時(shí)） 變組成體系熱力學(xué)性質(zhì)間關(guān)系式。
偏摩爾性質(zhì)及化學(xué)位：摩爾性質(zhì)、化學(xué)位。 逸度與逸度系數(shù)：逸度及逸度系數(shù)的定義，純物質(zhì)的逸度計(jì)算，壓力和溫度對逸度的影響，理想溶液的逸度、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，氣體混合物的逸度。
活度及活度系數(shù)：理想溶液及非理想溶液，活度及活度系數(shù)。 混合性質(zhì)變化。
超額性質(zhì)。 液相活度系數(shù)與組成的關(guān)聯(lián)式：Wohl型關(guān)聯(lián)式，應(yīng)用局部組成概念的模型（Wilson、NRTL、UNIQUAC方程），基團(tuán)溶液模型-UNIFAC方程。
（7）相平衡（8-10學(xué)時(shí)） 平衡的判據(jù)。 互溶體系汽液平衡：二元體系的P-T圖，P-X-Y圖，T-X-Y。
汽液平衡的計(jì)算：汽液平衡計(jì)算的基本問題，低壓至中壓的汽液平衡，高壓汽液平衡。 液相為部分互溶體系的相平衡*：溶液的穩(wěn)定性，液相為部分互溶體系的平衡關(guān)系。
（8）化學(xué)反應(yīng)平衡（4-6學(xué)時(shí)） 化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系：單相封閉體系的化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系，多相體系的化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系。 化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)及有關(guān)計(jì)算：化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)自由焓變化，化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由焓變化的計(jì)算，平衡常數(shù)與平衡組成間的關(guān)系。
影響平衡組成的因素：溫度的影響，壓力的影響，惰性氣體的影響。 相律和反應(yīng)系統(tǒng)的杜亥姆（Duhem）理論。
復(fù)雜反應(yīng)體系中的化學(xué)平衡：復(fù)雜反應(yīng)體系的處理，等溫復(fù)雜反應(yīng)的化學(xué)平衡，絕熱反應(yīng)的化學(xué)平衡。 3、實(shí)驗(yàn)教學(xué)（4-6學(xué)時(shí)） 為使學(xué)生加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和鞏固，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，運(yùn)用所學(xué)的理論知識分析和解決實(shí)際問題能力，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)是十分必需的。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容至少進(jìn)行下述兩個(gè)： （1） 二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及PVT關(guān)系測試 通過該實(shí)驗(yàn)掌握二氧化碳的P-V-T關(guān)系的測定方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識和加深對流體的熱力學(xué)狀態(tài)：凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧。 （2）汽液平衡數(shù)據(jù)的測定 通過測定汽液平衡數(shù)據(jù)，了解和掌握汽液平衡數(shù)據(jù)測試的方法和技能，熟練應(yīng)用Wilson方程關(guān)聯(lián)和預(yù)測汽液平衡數(shù)據(jù)，要求學(xué)生編制和調(diào)試程序進(jìn)行汽液。
4.化工熱力學(xué)研究的是什么
。
化工熱力學(xué)發(fā)展歷史 熱現(xiàn)象是人類最早接觸到的自然現(xiàn)象之一。相傳遠(yuǎn)古時(shí)代的燧人氏鉆木取火，用現(xiàn)代科學(xué)的語言來說，就是由機(jī)械功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，溫度升高發(fā)生燃燒。
我國在十二、十三世紀(jì)就記載有走馬燈和使用火藥燃燒向后噴氣來加速火箭的飛行，可以說是現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)和火箭等噴氣推進(jìn)機(jī)的始祖。 但是，人類對熱的認(rèn)識逐步形成一間科學(xué)卻是近三百年來的事。
從觀察和實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的熱現(xiàn)象規(guī)律，構(gòu)成熱現(xiàn)象的宏觀理論，叫做熱力學(xué)。為了提高蒸汽機(jī)的效率和創(chuàng)造性能更好的熱機(jī)，有必要對它們的工作規(guī)律進(jìn)行廣泛的研究。
十九世紀(jì)中，把生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)結(jié)果提到理論的高度，確立了關(guān)于能量轉(zhuǎn)化和守恒的熱力學(xué)第一定律以及關(guān)于熱效率的熱力學(xué)的第二定律。 主要由這兩個(gè)定律在邏輯上和數(shù)學(xué)上的發(fā)展，形成了物理學(xué)中的熱力學(xué)部份。
它除了為分析、研究，創(chuàng)造各種新型熱機(jī)提供理論基礎(chǔ)外，還廣泛地滲透到其他學(xué)科中去，例如熱力學(xué)理論和化學(xué)現(xiàn)象相結(jié)合，形成了所謂化學(xué)熱力學(xué)，它是研究物質(zhì)的熱性質(zhì)，化學(xué)、物理過程的方向和限度等普遍規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科。 生產(chǎn)上蒸汽機(jī)的發(fā)明和相應(yīng)的科學(xué)研究建立了熱力學(xué)的基本定律；熱力學(xué)本身的發(fā)展，又回過來幫助新型熱機(jī)的創(chuàng)建。
通過專門研究和分析，使人們對各種熱機(jī)中的壓縮，燃燒、膨脹、冷卻、傳熱等過程、再熱循環(huán)、往復(fù)循環(huán)等有了更清晰的了解，這在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新方面起了決定性的作用。 在學(xué)科上形成了工程熱力學(xué)。
廣而言之，熱力學(xué)是一門研究能量及其轉(zhuǎn)換的科學(xué)，它能預(yù)言物質(zhì)狀態(tài)變化的趨勢并研究伴有熱效應(yīng)體系的平衡。在化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有大量的這類問題需要解決，所以化工熱力學(xué)也就應(yīng)運(yùn)而生。
由于既要解決化學(xué)問題，又要解決工程問題，所以化工熱力學(xué)實(shí)際上是集化學(xué)熱力學(xué)和工程熱力學(xué)的大成。 自從1944年B·F·Dodge寫出了篇幅較大的"化工熱力學(xué)"教科書后，幾十年來，國內(nèi)外這方面的研究不斷深入，教學(xué)工作也頗有成效，不但是大學(xué)生的必修課程，而且研究生也需學(xué)習(xí)。
可以說，化工熱力學(xué)已成化學(xué)工程學(xué)的主要分支學(xué)科之一。盡管熱力學(xué)是一門比較古老的學(xué)科，但是在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用還在繼續(xù)擴(kuò)大，在有關(guān)期刊中仍有許多文獻(xiàn)發(fā)表。
5 化工熱力學(xué)的基本內(nèi)容 化工熱力學(xué)是討論熱力學(xué)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用?；み^程中所需的熱和功的計(jì)算，化學(xué)反應(yīng)、相際物質(zhì)傳遞的方向與限度的判定，化工過程能量的有效利用等都屬于化工熱力學(xué)已經(jīng)的范疇。
在化工工程師的工作中，常涉及到下面四類問題： （1） 進(jìn)行過程的能量衡算 物料衡算與建立在熱力學(xué)第一定律基礎(chǔ)上的能量衡算是所有化工工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 他可以解決： ①進(jìn)、出設(shè)備每股物料的數(shù)量、組成、溫度、壓力，從而求得設(shè)備中的傳熱量、傳質(zhì)量或反應(yīng)量。
②確定生產(chǎn)過程中所需設(shè)備的尺寸和臺數(shù)（如換熱面積等）。 ③在設(shè)計(jì)方案評比、操作條件分析、工藝設(shè)備改進(jìn)時(shí)，常以物料、熱量衡算結(jié)果為依據(jù)。
（2）判斷過程進(jìn)行的方向和限度 建立在熱力學(xué)第二定律上的一些熱力學(xué)函數(shù)（ 、等）是判定過程進(jìn)行方向與限度、確定平衡狀態(tài)的依據(jù)。而在化工單元操作及反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，平衡狀態(tài)的確定、平衡組成的計(jì)算、多組元相平衡數(shù)據(jù)的求取均是不可少的內(nèi)容。
例如：為了降低原料消耗，利用本國資源，制止環(huán)境污染和不用劇毒物質(zhì)作原料等，要求發(fā)展直接合成新工藝。（清潔生產(chǎn)、綠色化工） 50年代，采用乙烯和氯氣為原料的氯醇法生產(chǎn)乙二醇，主要反應(yīng)有三步： 乙烯+氯→氯乙醇→環(huán)氧乙烷→乙二醇 這個(gè)方法不但流程長，輔助原料氯的成本高，而且由于使用了氯，給后處理帶來了許多麻煩（如腐蝕、副產(chǎn)鹽酸問題等）。
60年代，乙烯直接氧化法在工業(yè)上得到應(yīng)用，這種方法不在使用氯，主要反應(yīng)有二步： 乙烯 環(huán)氧乙烷 乙二醇 70年代，由乙烯直接合成乙二醇成功，產(chǎn)品收率也從乙烯氧化法的75%提高到90%，這意味著每公斤乙二醇所消耗的乙烯數(shù)量比以前降低了17%。 在這個(gè)生產(chǎn)乙二醇的發(fā)展過程中，用熱力學(xué)基本定律判斷這些方法的可行性及可行的條件（即必要的工藝條件），對節(jié)省過程發(fā)展中的人力、物力和研究時(shí)間有很大的幫助。
（3）研究化工過程能量的有效利用 化工生產(chǎn)要消耗大量的能源。石油、天然氣等能源不僅是化學(xué)工業(yè)的燃料，而且是生產(chǎn)一些重要化工產(chǎn)品的原料。
近年來的能源緊張，如何有效利用能量的問題顯得突出。 利用熱力學(xué)的基本原理，對化工過程進(jìn)行熱力學(xué)分析，是熱力學(xué)近三十年來最重要的進(jìn)展。
計(jì)算各種熱力過程的理想功、損耗功、有效能等，找出可以節(jié)能而沒有節(jié)能的環(huán)節(jié)和設(shè)備，然后采取措施，達(dá)到節(jié)能的目的。 這對于評定新的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)都是有效的手段。
近來，能源緊張問題更顯突出，故在流程選擇、設(shè)備設(shè)計(jì)中往往以節(jié)能為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為了節(jié)能，寧可增加設(shè)備（即初始投資）。 例： 典型的石油氣順序深冷分離，能量消耗較大，經(jīng)過全面分析和研究，采用原料分段預(yù)冷進(jìn)料、中間再沸器和其他措施，對相同規(guī)模的石油氣分離裝置可節(jié)能25%。
因此，有人認(rèn)為，凡是有能量交換的地方，就有熱力學(xué)問題。這里的能量交。
5.化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)
舉例：H2O(l) == H2O(g) NH3(l) == NH3(g)1、蒸汽壓肯定上升啦，不用說的。
在沒有達(dá)到飽和蒸汽壓之前蒸汽壓都在上升。2、從吉布斯函數(shù)可以推出。
吸熱（△H>0），熵增（T△S>0），減了之后是有可能為零的。最直接的，這個(gè)反應(yīng)是在平衡狀態(tài)下進(jìn)行的，所以△G=0。
3、一種物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)到氣態(tài)，熵增。熵的大小關(guān)系是 s（固體）<l（液體）<g（氣體）。
如果不知道為什么，看看熱力學(xué)的書吧。4、……液體在消耗……解答如何？Sorry……邏輯錯(cuò)誤。
應(yīng)該是，如果達(dá)到平衡，則1與2都為零；但是如果沒有達(dá)到平衡則都不為零。不關(guān)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)事。
若達(dá)到平衡，則單位時(shí)間都消耗 X mol 的液體，同時(shí)有 nX mol 的氣體液化（考慮締合情況，寫了 nX），所以蒸汽壓為飽和蒸汽壓（即恒定），同時(shí)△G=0；若未達(dá)到平衡，則蒸汽壓增大（未達(dá)到飽和蒸汽壓），同時(shí)反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行（想想水會(huì)自己蒸發(fā)），所以△G<0。
6.化工熱力學(xué)
化工熱力學(xué)是國內(nèi)外化學(xué)工程與工藝專業(yè)最重要的必修課之一，是化工過程研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，是化學(xué)工程的精髓。
化工熱力學(xué)最根本任務(wù)就是利用熱力學(xué)第一、第二定律給出物質(zhì)和能量的最大利用極限，有效地降低生產(chǎn)能耗，減少污染，從而從本質(zhì)上指導(dǎo)如何減緩熵增的速度。因此毫不夸張地說：化工熱力學(xué)就是直接為節(jié)能減排而生的！所以，學(xué)好化工熱力學(xué)可以幫助我們培養(yǎng)正確的“節(jié)能減排”意識，從科學(xué)的層面節(jié)能減排，以減緩有效資源和有效能量的耗散速度。
同時(shí)，化工熱力學(xué)也是一門訓(xùn)練邏輯思維和演繹能力的課程。演繹法是化工熱力學(xué)理論體系的基本科學(xué)方法，它主要以數(shù)學(xué)方法進(jìn)行，這決定了化工熱力學(xué)的數(shù)學(xué)公式紛繁復(fù)雜，理論概念嚴(yán)謹(jǐn)、抽象。
但演繹法，“似至晦，實(shí)至明；似至繁，實(shí)至簡；似至難，實(shí)至易”的特點(diǎn)又決定了化工熱力學(xué)抽象復(fù)雜的背后是多快好省，是一門非常“聰明”的學(xué)科。 《化工熱力學(xué)》課程特點(diǎn) 《化工熱力學(xué)》課程由我國化工教育的一代宗師時(shí)鈞院士親手建立并授課，至今已有三十多年的教學(xué)歷史。
在時(shí)先生的引領(lǐng)下，兄弟院校紛紛設(shè)立此課程。在他直接教導(dǎo)下，本校該專業(yè)培養(yǎng)了多名有較高國際知名度的教授，有多達(dá)二十多位教授參與教學(xué)。
高起點(diǎn)科研成果反哺教學(xué)，奠定了研究型教學(xué)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 主要內(nèi)容編輯 應(yīng)用熱力學(xué)基本定律研究化工過程中能量的有效利用（見過程熱力學(xué)分析）、各種熱力學(xué)過程、相平衡和化學(xué)平衡，還研究與上述內(nèi)容有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如物質(zhì)的p-V-T關(guān)系和熱化學(xué)數(shù)據(jù)。
對于與環(huán)境間既有能量傳遞又有物質(zhì)傳遞的敞開系統(tǒng)，在計(jì)算物料進(jìn)出系統(tǒng)前后物料的內(nèi)能所發(fā)生的變化時(shí)，除了考慮熱和功外，還須計(jì)入相應(yīng)的動(dòng)能和位能的變化，以及能量在系統(tǒng)中的積累。對于化工生產(chǎn)上經(jīng)常遇到的定態(tài)流動(dòng)過程（單位時(shí)間內(nèi)出入系統(tǒng)的物料量相同，且不隨時(shí)間而變化，系統(tǒng)中沒有物質(zhì)或能量的積累），第一定律可表達(dá)為： ΔU+ΔEK+ΔEP=Q-W 或ΔH+ΔEK+ΔEP=Q-WS 式中ΔU、ΔEK和ΔEP分別為物料進(jìn)出系統(tǒng)前后內(nèi)能、動(dòng)能和位能的變化；H為焓，H=U+pV，等于內(nèi)能加上壓力和體積的乘積；WS為軸功，指膨脹功以外的功，主要是與動(dòng)力裝置有關(guān)的功。
熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用用以研究：①相平衡，在相平衡準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，將平衡時(shí)的溫度、壓力和各相組成關(guān)聯(lián)起來，應(yīng)用于傳質(zhì)分離過程的計(jì)算；②化學(xué)平衡，在化學(xué)平衡準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上研究各種工藝條件（溫度、壓力、配料比等）對平衡轉(zhuǎn)化率的影響，應(yīng)用于反應(yīng)過程的工藝計(jì)算，選擇最佳工藝條件；③能量的有效利用，功可以完全轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣t受到一定的限制，為了節(jié)約能量，在可能條件下功的消耗越少越好。對化工過程所用的熱能動(dòng)力裝置、傳質(zhì)設(shè)備和反應(yīng)器等，都應(yīng)該進(jìn)行過程的熱力學(xué)分析，從而采取措施以節(jié)約能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
熱力學(xué)第二定律的建立是從研究蒸汽機(jī)效率開始的。研究表明：在高溫T1與低溫T2兩個(gè)熱源間工作的任何熱機(jī)（將熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器，如蒸汽機(jī)）的熱機(jī)效率η（從高溫?zé)嵩次盏臒嶂修D(zhuǎn)變?yōu)楣Φ姆致剩?，以工作過程為可逆過程（見熱力學(xué)過程）的熱機(jī)（即可逆熱機(jī)）的效率ηr為最高，且ηr=(T1-T2)/T1。
這種可逆熱機(jī)的工作過程稱為卡諾循環(huán)。這個(gè)規(guī)律稱為卡諾定理，它是有效利用能量的依據(jù)。
上面的卡諾定理可以由此式導(dǎo)出。由于可逆過程是在平衡條件下進(jìn)行的，因而熱力學(xué)第二定律提供了一個(gè)判斷是否達(dá)到平衡的普遍準(zhǔn)則。
應(yīng)用于相變化和化學(xué)變化時(shí)，可導(dǎo)出更具體的相平衡準(zhǔn)則和化學(xué)平衡準(zhǔn)則。
