化工熱力學(xué)

前言

第三版前言近年來(lái)，由于化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，化工熱力學(xué)的研究范疇不斷拓寬和深化，不少新的理論與方法應(yīng)運(yùn)而生，特別在熱力學(xué)理論模型開(kāi)發(fā)及其在化工計(jì)算中的應(yīng)用方面均有重要的進(jìn)展。為了滿(mǎn)足新時(shí)代下高等院校對(duì)課程教育改革的要求，編者在廣泛征集對(duì)《化工熱力學(xué)》教材的使用意見(jiàn)和建議的基礎(chǔ)上，對(duì)第二版教材進(jìn)行修改和補(bǔ)充。本書(shū)第二版自2001年出版以來(lái)，作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生與研究生的教材，深受師生的歡迎，收到很多好的建議和評(píng)價(jià)，已經(jīng)印刷16次，印數(shù)達(dá)88100冊(cè)。編者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，參閱近年來(lái)國(guó)內(nèi)、外出版的相關(guān)教材和文獻(xiàn)資料，考慮熱力學(xué)理論的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性強(qiáng)的特點(diǎn)，力求強(qiáng)化基本概念與原理，注重工程中的應(yīng)用和學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，適當(dāng)介紹近代化工熱力學(xué)的進(jìn)展。本書(shū)保持第二版教材的基本結(jié)構(gòu)，注意教學(xué)內(nèi)容之間的銜接，對(duì)某些章節(jié)安排作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。增添了以下內(nèi)容：熱力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史；狀態(tài)方程及其混合規(guī)則的發(fā)展；固體在超臨界流體中的溶解度以及固液平衡；高分子膜和凝膠；熔點(diǎn)與凝固點(diǎn)的估算方法等。本書(shū)中也刪去一些與基礎(chǔ)教學(xué)聯(lián)系不甚緊密的內(nèi)容。此外，各章節(jié)均作了文字的修正和完善，力求敘述簡(jiǎn)要，條理清晰。每章安排了相關(guān)的習(xí)題。附錄中增添了流體熱力學(xué)性質(zhì)的普遍化數(shù)據(jù)和熱力學(xué)主題詞的中、英文對(duì)照。標(biāo)題中標(biāo)有*號(hào)的內(nèi)容，教學(xué)中可根據(jù)情況適當(dāng)取舍。浙江大學(xué)吳兆立教授擔(dān)任本書(shū)主審，他給予認(rèn)真的審閱和熱情的指導(dǎo)。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，浙江大學(xué)化工系的領(lǐng)導(dǎo)、化學(xué)工程研究所的全體同仁給予大力支持和幫助。兄弟院校的化工熱力學(xué)任課老師為本書(shū)的編寫(xiě)提出中肯的意見(jiàn)與建議。本教材第一、二版發(fā)行后得到讀者的熱情關(guān)注和歡迎，在此一并表示衷心的感謝。本書(shū)第1、5、7章由顧飛燕執(zhí)筆，第2、8、9章由胡望明執(zhí)筆，其余由陳鐘秀執(zhí)筆。由于編者水平有限，書(shū)中不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編者2011年7月

內(nèi)容概要

　　《化工熱力學(xué)(第3版)》在第一、二版及廣泛征集兄弟院校使用意見(jiàn)的基礎(chǔ)上重新組織編寫(xiě)。為了適合化學(xué)工程與工藝、制藥工程、環(huán)境工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃的需要，與第兩版相比，《化工熱力學(xué)(第3版)》在內(nèi)容上增加了近代熱力學(xué)的一些相關(guān)內(nèi)容，其余章節(jié)在原有基礎(chǔ)上也作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、修敢和補(bǔ)充。《化工熱力學(xué)(第3版)》內(nèi)容在全面、精簡(jiǎn)在前提下，盡量做到理論聯(lián)系實(shí)際。
　　本版內(nèi)容包括：緒論、流體的p?V?T關(guān)系、純流體的熱力學(xué)性質(zhì)、流體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)、相平衡、化工過(guò)程的能量分析、蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)、高分子體系的熱力學(xué)性質(zhì)、界面吸附、化學(xué)反應(yīng)平衡和物性數(shù)據(jù)估算等。共11章?！痘崃W(xué)(第3版)》安排了較多的例題，每章后配有習(xí)題，附錄列出了常用物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)、圖表和常用的熱力學(xué)主題詞。
　　《化工熱力學(xué)(第3版)》可作為大學(xué)本科化工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的教科書(shū)，也可作為化工、材半和輕工等專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

1 緒論
　1.1 熱力學(xué)的發(fā)展及化工熱力學(xué)的研究對(duì)象
　1.2 熱力學(xué)的研究方法
　1.3 熱力學(xué)名詞與定義
　1.3.1 體系與環(huán)境
　1.3.2 平衡狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)
　1.3.3 過(guò)程與循環(huán)
　1.3.4 溫度和熱力學(xué)第零定律
　1.3.5 熱與功
　
2 流體的p V T關(guān)系
　2.1 純物質(zhì)的p V T關(guān)系
　2.2 氣體的狀態(tài)方程
　2.2.1 理想氣體方程
　2.2.2 立方型狀態(tài)方程
　2.2.3 多常數(shù)狀態(tài)方程
　2.2.4 狀態(tài)方程的發(fā)展
　2.3 對(duì)比態(tài)原理及其應(yīng)用
　2.3.1 對(duì)比態(tài)原理
　2.3.2 以偏心因子為第三參數(shù)的對(duì)比態(tài)原理
　2.3.3 普遍化狀態(tài)方程
　2.4 真實(shí)氣體混合物的p V T關(guān)系
　2.4.1 混合規(guī)則與虛擬臨界參數(shù)
　2.4.2 氣體混合物的第二Virial系數(shù)
　2.4.3 混合物的狀態(tài)方程
　2.4.4 狀態(tài)方程混合規(guī)則的發(fā)展
　2.5 液體的p V T性質(zhì)
　2.5.1 經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式
　2.5.2 普遍化關(guān)聯(lián)式
　2.5.3 液體混合物的密度
　習(xí)題
　
3 純流體的熱力學(xué)性質(zhì)
　3.1 熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系
　3.1.1 單相流體系統(tǒng)基本方程
　3.1.2 點(diǎn)函數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系式
　3.1.3 Maxwell關(guān)系式
　3.2 熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算
　3.2.1 Maxwell關(guān)系式的應(yīng)用
　3.2.2 剩余性質(zhì)法
　3.2.3 狀態(tài)方程法
　3.2.4 氣體熱力學(xué)性質(zhì)的普遍化關(guān)系法
　3.3 逸度與逸度系數(shù)
　3.3.1 逸度及逸度系數(shù)的定義
　3.3.2 氣體的逸度
　3.3.3 液體的逸度
　3.4 兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表
　3.4.1 兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)
　3.4.2 熱力學(xué)性質(zhì)圖表
　習(xí)題
　
4 流體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)
　4.1 變組成體系熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系
　4.2 化學(xué)位和偏摩爾性質(zhì)
　4.2.1 化學(xué)位
　4.2.2 偏摩爾性質(zhì)
　4.2.3 Gibbs Duhem方程
　4.3 混合物的逸度與逸度系數(shù)
　4.3.1 混合物的組分逸度
　4.3.2 混合物的逸度與其組分逸度之間的關(guān)系
　4.3.3 壓力和溫度對(duì)逸度的影響
　4.4 理想溶液和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)
　4.4.1 理想溶液的逸度、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)
　4.4.2 理想溶液和非理想溶液
　4.5 活度與活度系數(shù)
　4.6 混合過(guò)程性質(zhì)變化
　4.6.1 混合過(guò)程性質(zhì)變化
　4.6.2 理想溶液的混合性質(zhì)變化
　4.6.3 混合過(guò)程的焓變及焓濃圖
　4.7 超額性質(zhì)
　4.8 活度系數(shù)與組成的關(guān)聯(lián)
　4.8.1 正規(guī)溶液和無(wú)熱溶液
　4.8.2 Redlich Kister經(jīng)驗(yàn)式
　4.8.3 Wohl型方程
　4.8.4 局部組成型方程
　4.8.5 基團(tuán)貢獻(xiàn)模型
　習(xí)題
　
5 相平衡
　5.1 相平衡的判據(jù)與相律
　5.1.1 相平衡的判據(jù)
　5.1.2 相律
　5.2 汽液平衡的相圖
　5.2.1 二元體系的p T圖及臨界區(qū)域的相特性
　5.2.2 二元體系的p x y、T x y、y x相圖形態(tài)的類(lèi)型
　5.3 汽液平衡的計(jì)算
　5.3.1 汽液平衡計(jì)算的基本公式及計(jì)算類(lèi)型
　5.3.2 活度系數(shù)加狀態(tài)方程法
　5.3.3 狀態(tài)方程法
　5.3.4 閃蒸的計(jì)算
　5.3.5 汽液平衡數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)
　5.4 氣體在液體中的溶解度
　5.4.1 加壓下氣體的溶解度
　5.4.2 氣體溶解度與溫度的關(guān)系
　5.4.3 狀態(tài)方程計(jì)算氣體的溶解度
　5.5 固體在超臨界流體中的溶解度
　5.6 液液平衡
　5.6.1 溶液的相分裂
　5.6.2 液液平衡關(guān)系及計(jì)算
　*5.7 含鹽體系的相平衡
　5.8 固液平衡
　習(xí)題
　
6 化工過(guò)程的能量分析
　6.1 能量平衡方程及其應(yīng)用
　6.1.1 能量守恒與轉(zhuǎn)化
　6.1.2 能量平衡方程
　6.1.3 能量平衡方程的應(yīng)用
　6.2 熵方程
　6.2.1 功熱間的轉(zhuǎn)化
　6.2.2 熵與熵增原理
　6.2.3 熵平衡
　6.3 理想功、損失功及熱力學(xué)效率
　6.3.1 理想功
　6.3.2 損失功
　6.3.3 熱力學(xué)效率
　6.4 與
　6.4.1 與的概念
　6.4.2 的計(jì)算
　6.4.3 過(guò)程的不可逆性和損失
　6.5 衡算及效率
　6.5.1 衡算方程
　6.5.2 效率
　6.6 化工過(guò)程與系統(tǒng)的分析
　習(xí)題
　
7 蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)
　7.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)
　7.1.1 Rankine循環(huán)及其熱效率
　7.1.2 Rankine循環(huán)的改進(jìn)
　7.2 節(jié)流膨脹與做外功的絕熱膨脹
　7.2.1 節(jié)流膨脹
　7.2.2 做外功的絕熱膨脹
　7.3 制冷循環(huán)
　7.3.1 蒸汽壓縮制冷
　7.3.2 吸收式制冷
　7.3.3 熱泵及其應(yīng)用
　*7.4 深冷循環(huán)
　7.4.1 Linde循環(huán)
　7.4.2 Claude循環(huán)
　習(xí)題
　
8 高分子體系的熱力學(xué)性質(zhì)
　8.1 高分子化合物的特點(diǎn)
　8.2 高分子溶液的熱力學(xué)模型
　8.2.1 Flory Huggins晶格模型理論
　8.2.2 高分子稀溶液理論
　8.3 高分子化合物的溶解
　8.3.1 溶解過(guò)程特點(diǎn)
　8.3.2 溶解過(guò)程熱力學(xué)分析
　8.3.3 溶劑的選擇和評(píng)價(jià)
　8.4 高分子體系的相平衡
　8.4.1 高分子溶液的滲透壓
　8.4.2 高分子溶液的相分裂
　8.4.3 高分子化合物的共混
　8.5 高分子膜和凝膠
　8.5.1 無(wú)孔膜
　8.5.2 高分子凝膠
　8.6 聚合反應(yīng)的熱力學(xué)特征
　8.6.1 聚合反應(yīng)可能性的判斷準(zhǔn)則
　8.6.2 聚合上限溫度
　8.6.3 聚合焓和聚合熵
　習(xí)題
　
9 界面吸附
　9.1 界面熱力學(xué)基礎(chǔ)
　9.1.1 界面張力和界面自由焓
　9.1.2 界面熱力學(xué)函數(shù)
　9.1.3 界面自由焓對(duì)液體性質(zhì)的影響
　9.1.4 界面的吸附量
　9.1.5 體系存在界面時(shí)的平衡判據(jù)
　9.1.6 界面化學(xué)位
　9.2 溶液界面吸附
　9.2.1 Gibbs吸附公式
　9.2.2 溶液的界面張力
　9.2.3 溶液界面吸附等溫線(xiàn)和吸附等溫式
　9.2.4 溶液界面吸附層狀態(tài)方程
　9.3 氣固吸附
　9.3.1 氣固吸附曲線(xiàn)
　9.3.2 氣固吸附等溫方程
　9.3.3 混合氣體吸附平衡
　9.3.4 吸附熱
　9.4 液固吸附
　9.4.1 液固界面吸附特點(diǎn)
　9.4.2 濃溶液的液固吸附
　9.4.3 稀溶液的液固吸附
　習(xí)題
　
10 化學(xué)反應(yīng)平衡
　10.1 化學(xué)反應(yīng)平衡基礎(chǔ)
　10.1.1 反應(yīng)計(jì)量學(xué)和反應(yīng)進(jìn)度
　10.1.2 化學(xué)反應(yīng)平衡的判據(jù)
　10.1.3 標(biāo)準(zhǔn)自由焓變化與平衡常數(shù)
　10.1.4 平衡常數(shù)的計(jì)算
　10.1.5 溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響
　10.2 平衡常數(shù)與平衡組成間的關(guān)系
　10.2.1 氣相反應(yīng)
　10.2.2 均相液相反應(yīng)
　10.3 工藝參數(shù)對(duì)化學(xué)平衡組成的影響
　10.3.1 溫度的影響
　10.3.2 壓力的影響
　10.3.3 惰性氣體的影響
　10.3.4 反應(yīng)物組成的影響
　10.4 反應(yīng)系統(tǒng)的相律和Duhem理論
　10.5 復(fù)雜體系的化學(xué)反應(yīng)平衡
　10.5.1 復(fù)雜反應(yīng)體系的處理
　10.5.2 等溫復(fù)雜反應(yīng)的化學(xué)平衡
　10.5.3 絕熱反應(yīng)的化學(xué)平衡
　習(xí)題
　
11 化工物性數(shù)據(jù)估算
　11.1 基本物性常數(shù)估算
　11.1.1 臨界參數(shù)的估算
　11.1.2 正常沸點(diǎn)的估算
　11.1.3 熔點(diǎn)與凝固點(diǎn)的估算
　11.1.4 偏心因子的估算
　11.2 流體蒸氣壓的估算
　11.3 熱化學(xué)性質(zhì)估算
　11.3.1 氣體熱容的估算
　11.3.2 液體熱容的估算
　11.3.3 蒸發(fā)熱（焓）的估算
　11.4 數(shù)據(jù)的評(píng)估
　習(xí)題
　主要符號(hào)表
　
附錄
　附錄一 單位換算表
　附錄二 81種化合物的物性數(shù)據(jù)表
　附錄三 流體熱力學(xué)性質(zhì)的普遍化數(shù)據(jù)
　附錄四 水蒸氣表
　附錄五 氨（NH3）的飽和蒸氣表
　附錄六 氟里昂 12（CF2Cl2）的飽和蒸氣表
　附錄七 常用的熱力學(xué)圖
　附錄八 烴類(lèi)的pTK列線(xiàn)圖
　附錄九 cg法基團(tuán)值
　附錄十 常用的熱力學(xué)主題詞
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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