流體相平衡的分子熱力學

內(nèi)容概要

分子熱力學的目的在于：為化工過程設計提供所需混合物平衡性質(zhì)的定量估算。在這個意義上可以認為分子熱力學是一門工程科學。為了提供這種估算，分子熱力學不僅運用了經(jīng)典熱力學，同時還運用了統(tǒng)計熱力學和化學物理的概念。它的工作步驟可概括如下：     ① 在一切可能的場合利用統(tǒng)計熱力學，最低限度也要以它為起點；     ② 運用分子科學的適當概念；     ③ 構筑有牢固物理基礎的模型，以便用實際的可測性質(zhì)表達抽象的熱力學函數(shù)；     ④ 由少量有代表性的實驗數(shù)據(jù)求得模型參數(shù)；     ⑤ 通過能滿足工程設計需要的計算程序，將模型付諸實用。     與第一版相同，第二版擬就開發(fā)分子熱力學方法提供指導。本書的主要對象是化學工程的高年級學生或一年級研究生，但對工廠的工程師們也同樣是有益的。     在撰寫第二版時，我在兩個方面采取了折衷方案：一方面作為一本“科學”著作，應著重于分子理論；另一方面作為一本“工程”著作，應為具體的設計方法提供實用的建議。與第一版相同，本書著重介紹基本概念，并探討如何把它用于實際，以獲得有用的結(jié)果。     與第一版一樣，第二版共包括10章和幾個附錄。各章節(jié)都進行了部分的修訂和更新：主要的變化在第4章、第6章、第7章和第8章，第10章的不少內(nèi)容是全新的；附錄Ⅱ?qū)y(tǒng)計力學作了簡要的介紹，作為第7章的附錄；在附錄Ⅷ和附錄Ⅸ中就溶液理論中一些專門的論題作了概述。     此外，還增補了許多新的習題，對認真的學生來說，解題是一種不可缺少的訓練。在最后一個附錄中，還給出了許多習題的數(shù)值解。     自1968年本書第一版的工作結(jié)束以來，分子熱力學的許多領域取得了驚人的進展。因此，要在適當?shù)钠鶅?nèi)正確地評價全部、即使是主要的進展也是不可能的。為了避免使本書的篇幅過于龐大，我不得不略去不少本應包括的內(nèi)容。為了節(jié)約篇幅，如果我的同事們的某些貢獻在書中未能提到，只能請求他們諒解。     在過去的15年中，流體和流體混合物統(tǒng)計熱力學的進展，尤其是通過微擾理論和計算機模擬而取得的進展，也許是最有前途的。這些進展無疑將繼續(xù)，并最終在工程設計中獲得應用。但是這種應用在不遠的將來，多半還不會實現(xiàn)。因此，在相當長的時間內(nèi)，本書所論述的半經(jīng)驗方法還將得到應用。盡管如此，化學工程的學生現(xiàn)在至少要掌握一些流體統(tǒng)計熱力學的基本知識，這不僅是未來的需要，而且由于現(xiàn)代統(tǒng)計熱力學的理論化結(jié)果，已有不少用于指導半經(jīng)驗熱力學性質(zhì)關聯(lián)模型的開發(fā)。因此，在第4章、第7章和第10章，還對應用統(tǒng)計熱力學作一定的論述。     謹對那些曾經(jīng)幫助我理解分子熱力學及其應用，從而也為本書做出貢獻的許多同事表示深切的謝意，其中使我得益最多的是B．J．Alder。除在第一版前言中提到的以外，在此還對R．A．Heidemann、E．U．Franck、K．E．Gubbins、R．C．Reid以及T．K．Sherwood、H．Knapp、F．Kohler、C．Tsonopoulos、L．C．Claitor、H．C．van Ness、F．Selleck和C．J．King致以謝意。并感謝我的許多合作者（研究生和博士后訪問學者）為我?guī)砹诵碌男畔?、啟示性問題和友誼。     另外，我要特別感謝兩位共同作者R．N．Lichtenthaler和E．G．Azevedo，他們出色地協(xié)助我對原稿進行修改和補充，為本書的出版做出了重要的貢獻。他們應由本書可能取得的任何成就而備受贊譽。三位作者都要特別感謝P．Rasmussen的嚴格審閱，S．F．Barreiros編寫索引和R．Spontak的校對。     第二版中所有新增和修訂的章節(jié)幾乎都是在1978~1980年期間撰寫的，遺憾的是由于種種原因，出版拖得這樣遲，最終的手稿是在1983年2月送到出版社的。     第二版仍保持第一版具有的注重實效的工程科學特色：利用適當?shù)睦碚摳拍罟倘皇怯行Ф医?jīng)濟的，但始終牢記其最終的應用目標也是重要的。為了達到這個目標，單憑理論是不夠的，無論如何，某些實驗數(shù)據(jù)是必不可少的。我們要始終保持理論和實踐之間的正常平衡，以免失之偏頗。     早在許多年前，應用科學的前輩Francis Bacon（弗朗西斯·培根）爵士就已認識到保持平衡的必要。他把科學事業(yè)和昆蟲世界作了類比。在《Novum Organum》（《新工具》，1620）一書中，關于螞蟻、蜘蛛和蜜蜂，Bacon寫道：     掌握了科學的人們不是實踐家就是理論家。實踐家像螞蟻，它們只收集和使用；理論家像蜘蛛，它們用自己的物質(zhì)來結(jié)網(wǎng)。但是蜜蜂則兼有二者的長處：它從花園和田野中收集原料，依靠自己的力量轉(zhuǎn)化和吸收它。所以，通過實驗能力和理論研究能力的更密切、更完美的結(jié)合，人們可以期望得到更多的收獲。     最后，就像在第一版前言中曾提到的，我要再次強調(diào)：研究、應用和發(fā)展分子熱力學不僅是有益的事業(yè)，而且可以從中得到樂趣和滿足，如果讀者受到感染，而能像我一樣從分子熱力學獲得巨大收益，我將為此而高興。

作者簡介

John M.Prausnitz，加州大學（伯克利分校）化學工程系教授，石油、天然氣、石化產(chǎn)品、制冷劑及聚合過程領域的顧問，發(fā)表了550多篇學術論文及4篇專論，榮獲兩次Guggenheim獎金，是美國國家科學院和工程院院士。

書籍目錄

第1章  相平衡問題  1.1  問題的本質(zhì)  1.2  熱力學對相平衡問題的應用第2章  相平衡的經(jīng)典熱力學  2.1  均相封閉系統(tǒng)  2.2  均相敞開系統(tǒng)  2.3  多相封閉系統(tǒng)中的平衡  2.4  Gibbs-Duhem方程  2.5  化律  2.6  化學位  2.7  逸度和活度  2.8  一個簡單的應用，拉烏爾定律  習題  參考文獻第3章  由體積數(shù)據(jù)求得的熱力學性質(zhì)  3.1  以p和t為獨立變量的熱力學性質(zhì)  3.2  中壓下混合物中組成的逸度  3.3  純液體或純固體的逸度  3.4  以V和T為獨立變量的熱力學性質(zhì)  3.5  根據(jù)范德華方程求混合物中組分的逸度   3.6  由體積性質(zhì)確定相平衡  習題  參考文獻第4章  分子間力、對應狀態(tài)和滲透代系  4.1  位能函數(shù)  4.2  靜電力  ……第5章  氣體混合物中的逸度第6章  液體混合物的逸度：過量函數(shù)第7章  液體混合物的逸度：模型和溶液理論第8章  高分子：溶液、共混物、膜和凝膠第9章  電解質(zhì)溶液第10章  氣體在液體中溶解度第11章  固體在液體中的溶解度第12章  高壓相平衡附錄A  作為相平衡判據(jù)的強度位的均一性附錄B  統(tǒng)計熱力學簡介附錄C  量子氣體的維里系數(shù)附錄D  Gibbs-Duhem方程附錄E  二元和多元系統(tǒng)的液-液平衡附錄F  活度系數(shù)的估算附錄G  含締合或溶劑化分子混合物的一般原理附錄H  稠密流體的微擾理論簡述附錄I  多電解質(zhì)溶液的Pitzer離子相互作用模型附錄J  轉(zhuǎn)換因子與常數(shù)索引

編輯推薦

　　高效分離操作及許多其他化學過程需要對氣體和液體混合物的性質(zhì)有深入的了解。《流體桕平衡的分子熱力學》(第三版)對于解釋、關聯(lián)和預測通過混合物相平衡計算的熱力學性質(zhì)是一本系統(tǒng)且實用的指南。新版本介紹了日趨成熟的基于應用統(tǒng)計熱力學和分子模擬的新技術，同時也探討了依靠經(jīng)典熱力學、分子物理及物理化學解決實際問題。可作為化學、化工專業(yè)人士的重要參考書，更是從事混合物與分離過程研究的必備用書。

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