化工热力学第一章绪论.pptx

课程目的和要求1.1化工热力学的地位和作用热力学已逐渐深入到材料、生命、能源、信息、环境等前沿领域。热力学所处理的对象不单单是一般的无机、有机分子，还包含有链状大分子、蛋白质分子、双亲分子、电解质分子和离子等，其状态也不局限于常见的汽(气)、液、固三态，还涉及高温高压、临界和超临界、微孔中的吸附态、液晶态、微多相态等，这一切都对化工热力学提出了新的要求，并向着连续热力学，带反应的热力学，高压与临界现象，界面现象，电解质溶液，膜过程，高分子系统，生物大分子，不可逆过程热力学，分子热力学，分子模拟等复杂系统发展。严密性：表现在热力学具有严格的理论基础。热力学证明是可以行通的事情，在实际当中才能够行的通；热力学证明是不可行的事情，在实际当中无论采用什么措施，也实施不了。完整性：是由于热力学具有热力学定律（能量守恒定律）、第二定律（熵增原理）、第三定律（绝对熵定律）和第零定律（热平衡定律）这四大定律使热力学成为一门逻辑性强而完整的科学。普遍性：表现在热现象在日常生活中是必不可缺少的。热力学的基本定律、基本理论，不但能够解决实际生产中的问题，还能够解决日常生活中的问题，甚至用于宇宙问题的研究。象俄罗斯研究出来的宇宙伞，其中用到了许多热力学的理论、观点和方法。精简性：表现在热力学能够定性、定量地解决实际问题。特别是后者（定量），这是目前有些课程所无法比拟的。热力学的四大特性使得热力学成为一门“完善”的学科，而其它学科就相形见拙了。热力学发展至今，有工程热力学、化学热力学、化工热力学和统计热力学。热力学已逐渐深入到材料、生命、能源、信息、环境等前沿领域。热力学所处理的对象不单单是一般的无机、有机分子，还包含有链状大分子、蛋白质分子、双亲分子、电解质分子和离子等，其状态也不局限于常见的汽(气)、液、固三态，还涉及高温高压、临界和超临界、微孔中的吸附态、液晶态、微多相态等，这一切都对化工热力学提出了新的要求，并向着连续热力学，带反应的热力学，高压与临界现象，界面现象，电解质溶液，膜过程，高分子系统，生物大分子，不可逆过程热力学，分子热力学，分子模拟等复杂系统发展。化工热力学与其他化学工程分支学科的关系化工热力学是讨论热力学在化工生产中的应用。濮阳中原化肥厂采用典型的节能工艺AMⅤ合成氨工艺，能耗从常规的900Gcal/t氨降到590Gcal/t氨。其在过程中采取了一系列的节能措施，包括热泵（HeatPump）系统。研究方法：经典热力学方法、分子热力学方法热力学演绎方法1.3化工热力学的局限性⑴要明确各章节的作用，即解决什么问题，得出了什么结论。⑵要掌握化工热力学的研究方法。⑶除基本概念理论外，要特别注意计算技能。因为我们是搞工程的，不是搞理论研究的，对于理论研究，只要思路明了，概念清晰，结论正确，即使计算结果有些误差，也不妨碍大局。但是，对于工程研究者，决不能马虎大意，除了理论研究者具有的能力外，还必须要求计算正确。如果由于你的计算错误，造成一个分离塔或一个反应器的报废，那么损失就可想而知。⑷作业要思路明确，步骤清晰，计算基准单位要妥当。热力学性质平衡状态和可逆过程所谓热力学主要是研究热现象和能量转换的。已广泛的用于研究各种能量之间的关系，热力学从远古时期发展至今，可称它为一门“完善”的科学，这主要表现在它具有四大特性：⑴严密性⑵完整性⑶普遍性⑷精简性⑴工程热力学:十九世纪蒸汽机的发明和相应的科学形成了工程热力学，工程热力学主要研究功热转换，以及能量利用率的高低。⑵化学热力学：化学热力学是应用热力学原理研究有关化学的各类平衡问题，这在物理化学中是一个很重要的组成部分。离开了热力学原理，许多化学现象就无法深入探讨下去。化学热力学主要侧重于热力学函数的计算，主要是H、S、U、F和G的计算。⑶化工热力学：研究在化学工程中的热力学问题，化工热力学具有化学热力学和工程热力学的双重特点。它既要解决能量的利用问题，又要研究解决相际之间质量传递与化学反应方向与限度等问题。不管是工程热力学、化学热力学还是化工热力学，它们都属于经典热力学。经典热力学的局限性在于只考察体系的宏观性质，而不过问体系的微观行为。统计热力学的成就可以弥补这方面的不足。⑷统计热力学：统计热力学是年轻的、刚刚起步的学科，它从微观角度出发，例如采用配分函数，研究过程的热现象。但用统计热力学研究出来的结果与实际结果还有一段距离，还需要进一步去完善。化工热力学发展简史（2）判断过程进行的方向和限度建立在热力学第二定律上的一些热力学函数（ΔS、ΔG等）是判定过程进行方向与限度、确定平衡状态的依据。而在化工单元操作及反应器设计中，平衡状态的确定、平衡组成的计算、多组元相平衡数据的求取均是不可少的内容。概括起来，化工热力学着重研究热力学函数在工程中的应用。用热力学函数（P、V、T、H、S等）分析某些化工