《化工热力学》课程教学资源（PPT课件）第四章 溶液热力学基础（溶液热力学性质的计算）

溶液的定义固态溶液液态溶液气态溶液广义地说，两种或两种以上物质彼此沿以分子或离子状态均匀混合所形成的体系称为溶液（solution）*非电解质溶液电解质溶液

气态溶液 固态溶液 液态溶液 电解质溶液 *非电解质溶液 广义地说，两种或 两种以上物质彼此 以分子或离子状态 均匀混合所形成的 体系称为溶液 （solution ）。 溶液的定义

问题的提出在20C时，如何配制3×10-3m320wt%甲醇水溶液？分别需要多少体积的甲醇与水？酿造技师在20℃时将50cm3乙醇与50cm3水相混合，发现所配制的酒是96cm3，而不是100cm3，那么是什么原因使得体积减少了4cm3？

• 问题的提出 ⚫ 在20℃时，如何配制3×10-3 m3 20wt%甲醇水溶液？分 别需要多少体积的甲醇与水？ ⚫ 酿造技师在20℃时将50 cm3乙醇与50 cm3 水相混合，发 现所配制的酒是96 cm3 , 而不是100 cm3 , 那么是什么原因 使得体积减少了4 cm3？

溶液的热力学性质与工程问题密切相关√天然气和石油开采石油产品的炼制与分离煤和固体燃料的化学加工气体的净化与提纯复杂矿物的化学处理湿法治金过程的开发聚合物的合成与加工生物技术等。本章目的是通过讨论溶液热力学性质的概念和计算，为第五章研究相平衡（又即溶液热力学理论的应用）尤其是汽液平衡打下基础

• 溶液的热力学性质与工程问题密切相关 ➢ 天然气和石油开采 ➢ 石油产品的炼制与分离 ➢ 煤和固体燃料的化学加工 ➢ 气体的净化与提纯 ➢ 复杂矿物的化学处理 ➢ 湿法冶金过程的开发 ➢ 聚合物的合成与加工 ➢ 生物技术等。 ◆ 本章目的是通过讨论溶液热力学性质的概念和计算，为第五章研究相 平衡（又即溶液热力学理论的应用）尤其是汽液平衡打下基础

第四章溶液热力学性质的计算

第四章 溶液热力学性质的计算

纯物质及均相定组成系统的热力学性质。M = f(T,p)热力学更多的实际应用是涉及多组分混合物的均相微开体系。由于混合物的组成常因为质量传递或化学反应而发生变化，所以在用热力学来描述混合物时必须考虑组成对其性质的影响M = f(T,p,x,)

◆纯物质及均相定组成系统的热力学性质。 ◆热力学更多的实际应用是涉及多组分混合物的均 相敞开体系。 ◆由于混合物的组成常因为质量传递或化学反应而 发生变化，所以在用热力学来描述混合物时必须 考虑组成对其性质的影响。 M f T p = ( , ) M f T p x = ( , , i )

4.1均相敬开体系的热力学基本关系

4 .1 均相敞开体系的热力学基本关系

基本概念：广度性质：体系分割成若干部分，凡是具有加和关系的性质称为广度性质（广延量，容量性质）。如体积。强度性质：体系分割成若干部分，凡是不具有加和关系的性质称为强度性质（强度量）。如温度、压力、组成

基本概念： 广度性质：体系分割成若干部分，凡是具有加和关系的性质 称为广度性质（广延量，容量性质）。如体积。 强度性质：体系分割成若干部分，凡是不具有加和关系的性 质称为强度性质（强度量）。如温度、压力、组成

对于均相封闭体系，热力学性质间的关系式对1molH=U+pVA=U-TSG=H-TS=U+pV-TSnmolnH= nU + p(nV)nA= nU - T(nS)nG= nH -T(nS)= nU + p(nV)-T(nS)

对于均相封闭体系，热力学性质间的关系式： 对1mol H = U + pV A = U -TS G = H -TS = U + pV - TS n mol nH= nU + p(nV) nA= nU - T(nS) nG= nH -T(nS)= nU + p(nV)-T(nS)

对应于热力学微分方程（热力学基本方程）对n mol对1mol: dU=d(nU)=Td(nS) - pd(nV)dU-TdS-pdVdH-TdS+Vdp: dH=d(nH)=Td(nS)+ (nV)dpdA=-SdT-pdVdA,=d(nA)=-(nS)dT-pd(nV)dG--SdT+VdpdG=d(nG)=-(nS)dT+(nV)dp

对应于热力学微分方程（热力学基本方程） 对1mol • dU=TdS-pdV • dH=TdS+Vdp • dA=-SdT-pdV • dG=-SdT+Vdp 对n mol • dUt=d(nU)=Td(nS) - pd(nV) • dHt =d(nH)=Td(nS)+ (nV)dp • dAt =d(nA)=-(nS)dT-pd(nV) • dGt =d(nG)=-(nS)dT+(nV)dp

Helmholtz方程对于nmol.对1mola(nU)[]auaa(ns)asas[c] [c]auaAavavaHaG[a(nG)a(nH)apnVopapopnsnT.IaAaGSa(nG)a(nA)aTaT-ns：aTaTnVnp,nMaxwell关系式对此也适用

Helmholtz方程 • 对1mol ( ) ( ) ( ) ( ) nV n p n nS nH nS nU T , ,         =         = V S p H S U T          =        = S V T A V U p          =        − = S T p G p H V           =           = V T p G T A S          =        − = 对于n mol ( ) ( ) ( ) ( ) nS n T n nV nA nV nU p , ,         =         − = ( ) ( ) nS n T n p nG p nH nV , ,         =         = ( ) ( ) nV n T p n nG T nA nS , ,         =         − = Maxwell关系式对此也适用