化工熱力學

本書內容的重點在於能量和組成的計算，主要包括p-V-T關係、逸度、活度、相平衡和化學反應平衡，並且還講述了部分工程熱力學的內容，如熱機原理、製冷原理及其相關計算。

第l章緒論/1

1.1化工熱力學的發展和研究內容/1

1.1.1化工熱力學的發展 /1

1.1.2化工熱力學的研究內容/1

1.2化工熱力學的特點和限制 /2

1.3熱力學的基該方法/2

1.3.1狀態函數方法/3

1.3.2數學演繹方法/3

1.3.3理想化方法/4

lI 4概念與定義/4

1.4.1系統與環境/4

1.4.2狀態與性質/5

1.4.3過程與循環 /5

1.4.4溫度 /6

1.4.5能、熱和功/6

第2章流體的熱力學性質/8

2.1純物質的p-V-T關係/8

2.2流體的狀態方程式/9

2.2.1理想氣體狀態方程/10

2.2.2 Virial方程/10

2.2.3 van del Waals方程/13

2.2.4 R—K方程 /14

2.2.5 SRK方程/16

2.2.6 P—R方程/17

2.3P-V-T關係的普遍化計算/19

2.3.1對應狀態原理的統計力學基礎 /19

2.3.2氣體對比態原理的提出 /20

2.3.3普遍化狀態方程式 /z]

2.3.4兩參數普遍化壓縮因子圖/22

2.3.5偏心因子與三參數壓縮因子圖/24

2.3.6普遍化第二維里係數關係武/28

2.4真實氣體混合物/30

2.4.1 Dalton定律和普遍化壓縮因子圖聯用/30

2.4.2 Amagat定律和普遍化壓縮因子圖聯用 /30

2.4.3虛擬臨界參數/32

2.4.4混合規則 /32

2.4.5真實氣體混合物的狀態方程式 /34

2.5液體的P-V-T性質/36

2.5.1液體的狀態方程 /36

2.5.2普遍化關聯式/37

2.5.3液體混合物的密度/38

2.5.4液體混合物的混合規則 /39

2.5.5結構加和法/39

2.6流體的熱力學性質/40

2.6.1均相流體系統的熱力學基本方程式/41

2.6.2點函數間的數學關係武/4l

2.6.3 Maxwell關係武/42

2.6.4熱力學函數的一階導數閩關係的推導 /44

2.7熱力學性質的計算/46

2.7.1理想氣體的熱力學性質/47

2.7.2剩餘性質/49

2.7.3 由狀態方程求剩餘焓和剩餘熵/52

2.7.4液體的焓變和熵變計算 /53

2.7.5 氣體熱力學性質普遍化關聯 /54

習題/62

第3章熱力學第一定律及其應用/64

3.1封閉系統中熱力學第一定律的表達/64

3.2敞開系統中質量守恆定律和熱力學第一定律的表達/65

3.2.1質量平衡方程/66

3.2.2能量平衡方程/66

3.2.3穩流過程能量平衡武的簡化形式 /6g

習題/70

第4章熱力學第二定律及其應用 /72

4.1熱力學第二定律的發現與表述/72

4.1.1卡諾循環、卡諾定理/72

4.1.2熱力學第二定律的表述/75

4.1.3 熵 /76

4.1.4克勞修斯不等式與熵增加原理/78

4.1.5敞開系統熵平衡方程/79

4.2流動過程熱力學分析/81

4.2.1 可壓縮流體管內流動過程熱力學分析 /81

4.2.2管內流動 /83

4.2.3 噴嘴 /83

4.2.4氣體的膨脹/84

4.2.5氣體壓縮過程/89

4.3熱機循環的熱力學分析/94

4.3.1蒸汽動力循環/94

4.3.2實際的蒸汽動力循環/96

4.3.3朗肯循環的改進/98

4.4製冷循環的熱力學分析/101

4.4.1理想卡諾製冷循環/101

4.4.2蒸汽壓縮製冷循環/103

4.4.3製冷工質的選擇/106

4.4.4吸收式製冷循環/106

4.4.5 熱泵 /111

習題/118

第5章化工過程的熱力學分析/121

5.1能量的級別/121

5.2理想功與損耗功/122

5.2.1理想功/122

5.2.2不可逆過程的損耗功/127

5.3.3熱量炯與冷量/133

5.3.4物理炯/134

5.3.5化學/137

5.3.6兩種損失和兩種效率 /139

5.4典型化工單元過程熱力學分析/140

5.4.1流體流動過程/140

5.4.2傳熱過程/141

5.4.3分離過程/143

5.4.4化學反應過程/146

5.5化工過程熱力學分析的三種基本

方法/149

5.5.1能量衡演演算法/149

5.5.2熵分析法/151

5.5.3有效能分析法/153

5.5.4 三種熱力學分析方法的比較 /157

5.6合理用能基本原則/158

習題/159

第6章溶液的熱力學性質/161

6.1變組成系統的熱力學性質/161

6.1.1開系的熱力學關係式和化學勢 /162

6.1.2偏摩爾性質/163

6.1.3偏摩爾性質的計算/164

6.2逸度和逸度係數/167

6.2.1逸度和逸度係數定義/167

6.2.2純氣體的逸度/168

6.2.3液體的逸度/172

6.2.4混合物中組分的逸度和逸度係數/174

6.2.5混合物的逸度與其組分逸度之間的關係/180

6.2.6溫度和壓力對逸度的影響/182

6.3理想溶液和標準態/183

6.3.1理想溶液的逸度、標準態/183

6.3.2理想溶液和非理想溶液/185

6.4均相液體混合時的性質變化/187

6.4.1混合體積變化/188

6.4.2混合過程的焓變和焓濃圖/189

6.4.3過量熱力學性質/193

6.5活度和活度係數/196

6.5.1定義/197

6.5.2標準態和歸一化/197

6.5.3 溫度和壓力對活度係數的影響 /199

6.5.4 Gibbs—Duhem方程 /200

6.5.5 Gibbs—Duhem方程的應用 /201

6.6 活度係數與組成間的關係 /202

6.6.1 非理想溶液的過量吉布斯函數 /202

6.6.2正規溶液和無熱溶液 /204

6.6.3 Wohl型方程/204

6.6.4基於局部組成概念的方程式 /206

習題/214

第7章流體相平衡/216

7.1相平衡的判據和相律 /216

7.1.1相平衡的判據/216

7.1.2相律/218

7.1.3氣液平衡的基本問題及求解類型 /219

7.1.4氣液平衡的熱力學處理方法 /219

7.2氣液平衡的計算/221

7.2.1氣液平衡相圖 /221

7.2.2氣液平衡計算類型/225

7.2.3低壓氣液平衡1227

7.2.4中壓氣液平衡/233

7.2.5高壓氣液平衡1237

7.3實驗數據確定活度係數1240

7.3.1無限稀釋活度係數的定義及作用 /240

7.3.2根據氣液平衡組成求算端值 /241

7.3.3根據共沸組成求算端值 124：3

7.3.4根據總壓—組成(T-Z）數據求算端值 /243

7.3.5根據沸點—組成（T—Z）數據求算端值1244

7.4熱力學一致性檢驗/244

7.4.1熱力學一致性檢驗的概念 /244

7.4.2熱力學一致性檢驗的定性描述/245

7.4.3熱力學一致性檢驗的定量描述 /246

7.5液液平衡/248

7.5.1液液平衡相圖/248

7.5.2溶液的穩定性/250

7.5.3液液平衡計算/256

7.5.4從液液互溶度求算有關方程中的

配偶參數/257

習題/259

第8章化學反應平衡/261

8.1化學反應進度/261

8.2化學反應平衡分析/265

8.3溫度對化學反應平衡常數的影響/268

8.4化學反應平衡計算/272

8.4.1氣相反應 /272

8.4.2液相反應/275

8.4.3壓力、原料組成及惰性組分對平衡組成的影響/278

8.4.4氣液反應/282

8.4.5氣固反應/286

8.5化學反應系統的相律與Duhem理論/288

8.5.1 獨立反應的確定 /288

8.5.2化學反應系統的相律與Duhem理論/289

8.6複雜化學反應平衡/290

8.6.1通過確定系統中線性無關反應

進行計算 /290

8.6.2用總吉布斯函數極值法計算/292

8.6.3絕熱反應平衡/294

習題/296

附錄/298

參考文獻 /340