化工热力学全套课件电子教案板.ppt

面向21世纪课程教材化工热力学绪论Introduction●热力学性质▲流体的性质有热力学性质和传递性质之分。前者是指物质处于平衡状态下压力、体积、温度、组成以及其他的热力学函数，如内能、焓、热容、熵、自由能等。后者是指物质和能量传递过程的非平衡特性，如导热系数、粘度、扩散系数等。热力学原理指出：能够从易测量性质（如压力、摩尔体积、温度、组成、低压热容等）来推算较难测量的性质（如焓、内能、熵、吉氏函数、亥氏函数、热容、逸度、逸度系数、活度系数等）。●热力学基本概念回顾▲系统与环境→物质与能量的交换封闭系统敞开系统孤立系统▲强度性质与容量性质与系统的物质量无关的性质称为强度性质，如系统的温度T、压力P等。反之，与系统中物质量的多少有关的性质称为容量性质，如系统的总体积Vt、总内能Ut等。单位质量的容量性质即为强度性质。系统的状态是由系统的强度性质所决定的。将确定系统所需要的强度性质称为独立变量，其数目可从相律计算。▲状态函数与过程函数与系统状态变化的途径无关，仅取决于初态和终态的量称为状态函数。状态函数与系统变化途径无关的特性对系统性质变化的计算很有意义。▲平衡状态与可逆过程平衡状态是一种静止状态，系统与环境之间净流（物质和能量）为零。平衡状态的定量描述是本教材的重要内容。均相系统的平衡状态较为简单，而非均相系统的平衡状态首先表现为各相之间的相平衡。在相平衡状态下，各相之间的净流为零，各相即为平衡状态下的均相系统。可逆过程是系统经过一系列平衡状态所完成的，其功耗与沿同路径逆向完成该过程所获得的功是等量的。实际过程都是不可逆过程。可逆过程是实际过程的理想极限。▲热力学过程与循环系统的变化总是从一个平衡状态到另一个平衡状态，这种变化称为热力学过程。热力学过程可以不加任何限制，也可以使其按某一预先指定的路径进行，常见的热力学过程主要有：等温过程、等压过程、等容过程、等焓过程、等熵过程、绝热过程、可逆过程等，也可以是它们的组合。热力学循环是指系统经过某些过程后，又回到了初态。如卡诺循环是理想的热功转化循环，工业上涉及热功转换的制冷循环、动力循环等具有实际意义。本课程中将对重要的热力学循环进行定量分析。●热力学基本量纲关于热力学SI（InternationalSystemofUnits)Time,t----second,sLength,l----meter,mMass,m----kilogram,KgForce,F----newton,N(F=ma)Temperature,T----Kelvintem.,K(temperature,t----Celsiustem.,℃Fahrenheittem.,℉)T(K)=t(℃)+273.15t(℉)=1.8t(℃)+32体积,V----volume,m3(或l,ml)压力，p----absolutepressure,MPa(atm,)能量，E----energy,Joule,J(N·m)第2章Ｐ-Ｖ-Ｔ关系和状态方程本章要点1引言2纯物质的P-V-T相图纯物质的P-V-T相图P-V-T相图特征、相关概念纯物质的P-T图P-T图的特征、相关概念纯物质的P-V图P-V图的特征、相关概念例题2-1在一个刚性的容器中，装入了1mol的某一纯物质，容器的体积正好等于该物质的摩尔临界体积Vc。如果使其加热，并沿着例图2-1的P-T图中的1C2的途径变化（C是临界点）。请将该变化过程表示在P-V图上，并描述在加热过程中各点的状态和现象。思考：在其它条件不变的情况下，若容器的体积小于或大于Vc，加热过程的情况又将如何？请将变化过程表示在P-V图和P-T图上。3状态方程(EOS)状态方程（EOS）状态方程4.立方型状态方程4-1vanderWaals(vdW)方程关于vdW常数和临界压缩因子Zc解方程组得方程常数方程常数多用pc、Tc表示（VC不如pc、Tc可靠）关于状态方程的Zc值4-2Redlich-Kwong（RK）方程RK方程常数4-3SoaveRK（SRK）方程SRK方程常数SRK方程的特点4-4Peng-Robinson（PR）PR方程的特点5多常数（高次型）状态方程维里（virial）方程两项维里virial方程截断式从P-V-T数据来确定B，C第二virial系数与Boyle温度TBBenedict-Webb-Rubin(BWR)方程总结计算实例演示6对应态原理（CSP）两参数CSP三参数CSPPitzer的三参数CSPLee-Kesler和Teja方程三参数CSP的比较※形状因子CSP三参数CSP与形状因子CSP比较例题2-3令将a,b,c代入状态方程，并整理得例题2-4例题2-5Redial方程7流体的饱和热力学性质纯物质饱和蒸汽压、汽化焓和汽化熵Clapeyron例题2-6HCN的汽固平衡与汽