高等化工熱力學

全書共9章，第1章簡要總結了必備的熱力學基礎知識。第2~4章分別深入地講述流體的分子力和位能函數、系綜原理和分佈函數等統計熱力學基本內容。第5章系統闡述立方型方程、對應態方程、維里方程和硬球方程及其統計力學處理方法。第6章介紹了適用於化學工程的微擾理論。第7~9章詳細講述了電解質溶液、高分子溶液和生物大分子溶液的分子熱力學理論和模型，並介紹其前沿領域的最新進展。

高光華，1970年畢業於清華大學工程化學系並留校任教至今。1993年獲法國波城大學博士學位。現任清華大學化學工程系教授，博士生導師，清華大學化工熱力學研究室主任。兼任中國工程熱物理學會工程熱力學專業委員會委員。中國金屬學會物理化學專業委員會委員。一直從事化工熱力學教學與科研工作。長期擔任本科生“化工熱力學”課程主講教授和課程負責人，2007年“化工熱力學”課程被評為北京市精品課程和國家精品課程。同時也是清華大學研究生校級精品課程和研究生示範課程“高等化工熱力學”的主講教授和課程負責人。2007年獲寶鋼優秀教師獎，2008年被授予北京市大學名師稱號。主要著作有《化工熱力學》（第1版和第2版）、《化工熱力學——基本內容、習題詳解和計算程序》和《高等化工熱力學》，參編《石油化工設計手冊》。主要從事流體相平衡、狀態方程和分子熱力學的研究工作。在國內外發表學術論文150餘篇，其中SCI收錄論文近60篇，有關溶液理論的研究曾獲省部級二等獎。

第1章 基礎熱力學

1.1 熱力學基本方程

1.2 雅可比行列式

1.3 剩餘函數和超額函數

1.3.1 剩餘函數

1.3.2 超額函數

1.4 逸度和逸度係數

1.4.1 純氣體的逸度

1.4.2 混合物中組分的分逸度

1.5 活度和活度係數

1.6 相平衡關係

1.6.1 氣液相平衡

1.6.2 液液相平衡

參考文獻

第2章 分子間作用能和位能函數

2.1 分子間作用能

2.1.1 離子間靜電能

2.1.2 偶極分子？偶極分子相互作用能

2.1.3 極性分子與非極性分子間的誘導能

2.1.4 非極性分子間的色散能

2.1.5 分子間的排斥能

2.2 位能函數

2.2.1 硬球位能函數

2.2.2 方阱位能函數

2.2.3 薩日蘭位能函數

2.2.4 Lennard?Jones位能函數

2.2.5 Kihara位能函數

2.2.6 Yukawa位能函數

2.2.7 Stockmayer位能函數

2.2.8 分子力場

參考文獻

第3章 統計系綜

3.1 正則系綜

3.1.1 正則系綜與正則配分函數

3.1.2 正則配分函數與熱力學量的關係

3.1.3 正則配分函數在經典統計力學相空間中的形式

3.2 巨正則系綜

3.2.1 巨正則系綜和巨正則配分函數

3.2.2 巨正則系綜配分函數與熱力學量的關係

3.3 微正則系綜

3.4 等溫等壓系綜

3.5 漲落

3.5.1 正則系綜中體系能量的漲落

3.5.2 巨正則系綜中體系粒子數的漲落

3.5.3 等溫等壓系綜中體系體積的漲落

參考文獻

第4章分佈函數理論

4.1 分佈函數

4.2 徑向分佈函數

4.3 徑向分佈函數與流體熱力學性質的關係

4.3.1 能量方程

4.3.2 壓力方程

4.3.3 壓縮性方程

4.4 徑向分佈函數的理論計算

4.4.1 Ornstein?Zernike積分方程

4.4.2 Percus?Yevick方程

4.4.3 超網鏈方程

4.4.4 平均球近似方法

參考文獻

第5章 流體狀態方程

5.1 立方型狀態方程

5.1.1 普遍化vanderWaals配分函數

5.1.2 純流體狀態方程

5.1.3 立方型方程的混合規則

5.2 對應狀態原理

5.2.1 宏觀對應態

5.2.2 對應態的分子理論

5.3 維里狀態方程

5.3.1 維里方程的統計力學基礎

5.3.2 由分子間位能函數計算第二維里係數

5.3.3 第二維里係數的估算

5.4 硬球狀態方程

5.4.1 純硬球流體狀態方程

5.4.2 硬球流體混合物狀態方程

參考文獻

第6章 液體的微擾理論

6.1 微擾理論基本原理

6.2 基於硬球參考體系的一階微擾理論

6.2.1 一階微擾理論的熱力學函數表達式

6.2.2 簡單的一階微擾方法

6.3 微擾狀態方程

6.3.1 vanderWaals方程

6.3.2 微擾硬鏈方程

6.3.3 微擾軟鏈方程

6.3.4 硬球鏈方程

6.4 Barker?Henderson微擾理論

6.4.1 軟球參考體系的一階微擾理論

6.4.2 二階Barker?Henderson微擾理論

6.4.3 混合物的Barker?Henderson微擾理論

6.5 Chandler?Weeks?Anderson微擾理論

6.5.1 實際軟球參考體系的微擾理論

6.5.2 混合物的CWA理論

參考文獻

第7章 電解質溶液

7.1 電解質溶液的基本概念

7.1.1 參考態與標準態

7.1.2 電解質活度與離子活度的關係

7.1.3 電解質溶液的滲透係數

7.1.4 電解質溶液的滲透係數和平均離子活度係數與超額Gibbs自由能的關係

7.1.5 電解質溶液理論的分類

7.2 Debye?Hückel理論

7.2.1 離子氛

7.2.2 Debye?Hückel活度係數方程

7.3 Pitzer電解質溶液理論

7.3.1 Pitzer方程的統計力學基礎

7.3.2 單一電解質溶液的Pitzer方程

7.3.3 混合電解質溶液的Pitzer方程

7.4 電解質溶液局部組成模型

7.4.1 單一電解質溶液的CHEN?NRTL方程

7.4.2 混合電解質？混合溶劑體系的CHEN?NRTL方程

7.4.3 其他電解質溶液局部組成模型簡介

7.5 電解質溶液的原始平均球近似模型

7.5.1 電解質溶液原始平均球近似方法

7.5.2 平均球近似方法計算離子活度係數

7.6 電解質溶液的非原始平均球近似模型

參考文獻

第8章 高分子溶液

8.1 格子模型：Flory?Huggins方程

8.1.1 無熱溶液的Flory?Huggins方程

8.1.2 非無熱溶液的Flory?Huggins方程

8.1.3 高分子溶液的液液平衡

8.1.4 Flory?Huggins方程的改進

8.2 胞腔模型：Prigogine?Flory?Patterson方程

8.2.1 純流體的狀態方程

8.2.2 二元混合物的狀態方程

8.3 統計締合流體理論：SAFT方程

8.3.1 純流體的SAFT方程

8.3.2 混合物的SAFT方程

8.3.3 SAFT方程在相平衡中的應用

8.3.4 SAFT方程的改進

參考文獻

第9章 生物大分子溶液

9.1 生物大分子溶液的帶電膠體性質

9.1.1 聚電解質溶液的雙電層結構

9.1.2 DLVO理論

9.1.3 聚電解質溶液的Donnan平衡

9.2 McMillan?Mayer滲透壓統計理論

9.3 蛋白質溶液的滲透壓

9.3.1 維里方程法

9.3.2 Yukawa狀態方程法

9.3.3 積分方程法

9.4 蛋白質溶液的擴散

9.4.1 一般化Stokes?Einstein方程

9.4.2 BSA?電解質水溶液互擴散係數的預測

9.5 蛋白質在雙水相體系中的分配

9.5.1 擴展的滲透維里方程

9.5.2 Baskir吸附格子模型及其擴展

9.6 DNA電解質溶液的結構性質

9.6.1 簡化的DNA分子模型

9.6.2 基於基本度量理論的雙電層密度泛函

9.6.3 電解質小離子圍繞聚離子DNA的分佈

9.6.4 電勢分佈

9.7 DNA電解質溶液的有擇作用係數

9.7.1 有擇作用係數

9.7.2 單一電解質溶液的有擇作用係數

9.7.3 混合電解質溶液的有擇作用係數

9.8 DNA電解質溶液的滲透係數

9.8.1 DNA溶液的胞腔模型

9.8.2 基於胞腔模型的密度泛函理論

9.8.3 DNA溶液的滲透係數

參考文獻

附錄A單位換算與基本常數

附錄B純物質的特性常數