道他开始和终了时的情况,便可以计算出过程的能量变化,而不需要知道变化发生时所涉及的详细机理 即以静态的观点研究问题,无随时间变化的因素。因此,化工热力学又称为化工静力学。 始态 ③经典热力学只能处理极限情况的有关问题 例如:解决化学平衡与相平衡组成的计算 ④在严格导出的热力学结论中,没有任何的假想成分,因而结论是可靠的,具有普遍性 例如:热力学第二定律证明永动机不可能实现,那么在这方面的努力是徒劳的。 62局限性 ①对于某一具体物质的具体性质,需要做一定的实验,然后才能在热力学理论及数学推倒下得到具有 实用性的关联式。(半经验半理论的)原因是热力学基本定律是宏观的,不考虑物质的结构差异。因此,热 力学数据的准确性和可靠程度受实验条件的限制。如:某物质的汽-液平衡数据会有不同的几套 ②由于不考虑过程的机理、细节,因此不能解决反应速率问题 推动力 速率=阻力 其中推动力=实际状态-平衡状态,热力学解决平衡状态的问题,可为推动力提供平衡数据。 7熟力学的研究方法 热力学的研究方法主要有两种:宏观研究法和微观研究法。在我们的教材中主要采用宏观研究法,有 少部分微观研究,我们重点掌握宏观研究法。宏观研究法基于下述两种最基本的方法。 71利用热力学函最和物质状态之间的关系解决实际闷题 热力学函数决定于状态,一旦状态确定下来,热力学函数也不会发生变化。在实际生产中,生产过程 的初态和终态总是一定的,当状态一定时,我们仅考虑用热力学函数关系去解决实际问题 如:已知T,P求V,p 在温度和压力一定时,气体就处于一种特定的状态,气体的体积或者密度也是一定的,欲设计一个容器的 体积,就要考虑利用PⅤT热力学关系来解决这一问题 72利用象的情括的理想的方法来处理问,当用于实际问题时,加纵适当修正。 这种方法在研究过程中的热力学性质时经常采用。 如:处理气体时,首先考虑理想气体PV=RT(1摩尔),由理想气体的PⅥT关系考虑真实气体时,加以 修正值z(压缩因子),这样用于真实气体的PT性质之间的关系式就变为 真实气体PV=zRT(1摩尔) 还有以后我们要讲到的剩余函数和超额函数等都属于这种方法的应用 剩余函数 理想的-真实的 超额函数M=M 真实的-理想的 这种方法在科学领域具有一定的普遍性,不但在热力学学科中常用,在其它一些自然科学中也经常采 用。大家要领会这种方法,并学会这种方法的运用 热力学方法严谨,状态函数之间的关系很多,每个公式都有其严格的成立条件,来不得半点含糊,初 学的人总觉得模棱两可,似是而非的问题很多。其原因可能就在于准确的概念还没有建立,对诸多的定理、 公式和判据感到棘手,或者注重形式上的数学推导,而忽略或误解了这些公式或定理必须满足的条件。为 了学好这门课程,下面我们讨论一下学习化工热力学的目的和要求 8学习化工热力学的月的和要求 8.1学习化工热力学的目的(主要有两个) (1)了解化工热力学的基本内容 (2)提高利用化工热力学的观点、方法来分析和解决化工生产、工程设计和科学研究中有关的实际问题 的能 这两个目的是我们学习化工热力学的宗旨。第一个目的是最起码的要求,第二个目的比第一个目的更 为确切,更高些,但大家通过化工热力学的学习,以及以后一些专业课的学习,必须达到这一目的。 有了目的,就有了方向,为了达到目的,就要有所要求。 82学习化工热力学的要求 (1)要明确各章节的作用,即解决什么问题,得出了什么结论。 (2)要掌握化工热力学的研究方法。 (3)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,不是搞理论硏究的,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,对于工程硏究 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。 (4)作业要思路明确,步骤清晰,计算基准单位要妥当。 8.3措施 (1)着重于基本概念的理解,对重要的公式加以推导 (2)作业要独立完成。道他开始和终了时的情况，便可以计算出过程的能量变化，而不需要知道变化发生时所涉及的详细机理。 即以静态的观点研究问题，无随时间变化的因素。因此，化工热力学又称为化工静力学。 始态 ⎯∆ ⎯ → H = ⎯H2 − ⎯H1 终态 1 H1 2 H2 ③经典热力学只能处理极限情况的有关问题 例如：解决化学平衡与相平衡组成的计算 ④在严格导出的热力学结论中，没有任何的假想成分，因而结论是可靠的，具有普遍性。 例如：热力学第二定律证明永动机不可能实现，那么在这方面的努力是徒劳的。 6.2 局限性 ①对于某一具体物质的具体性质，需要做一定的实验，然后才能在热力学理论及数学推倒下得到具有 实用性的关联式。（半经验半理论的）原因是热力学基本定律是宏观的，不考虑物质的结构差异。因此，热 力学数据的准确性和可靠程度受实验条件的限制。如：某物质的汽-液平衡数据会有不同的几套。 ②由于不考虑过程的机理、细节，因此不能解决反应速率问题 速率= 阻力 推动力 其中 推动力=实际状态-平衡状态，热力学解决平衡状态的问题，可为推动力提供平衡数据。 7 热力学的研究方法 热力学的研究方法主要有两种：宏观研究法和微观研究法。在我们的教材中主要采用宏观研究法，有 少部分微观研究，我们重点掌握宏观研究法。宏观研究法基于下述两种最基本的方法。 7.1 利用热力学函数和物质状态之间的关系解决实际问题 热力学函数决定于状态，一旦状态确定下来，热力学函数也不会发生变化。在实际生产中，生产过程 的初态和终态总是一定的，当状态一定时，我们仅考虑用热力学函数关系去解决实际问题。 如：已知 T , P 求 V ,ρ。 在温度和压力一定时，气体就处于一种特定的状态，气体的体积或者密度也是一定的，欲设计一个容器的 体积，就要考虑利用 PVT 热力学关系来解决这一问题。 7.2 利用抽象的概括的理想的方法来处理问题，当用于实际问题时，加以适当修正。 这种方法在研究过程中的热力学性质时经常采用。 如：处理气体时，首先考虑理想气体 PV=RT（1 摩尔），由理想气体的 PVT 关系考虑真实气体时，加以 修正值 z（压缩因子），这样用于真实气体的 PVT 性质之间的关系式就变为 真实气体 PV=zRT (1 摩尔) 还有以后我们要讲到的剩余函数和超额函数等都属于这种方法的应用： 剩余函数 ΔM`= M`- M 理想的 - 真实的 超额函数 ME = M - Mid 真实的–理想的 这种方法在科学领域具有一定的普遍性，不但在热力学学科中常用，在其它一些自然科学中也经常采 用。大家要领会这种方法，并学会这种方法的运用。 热力学方法严谨，状态函数之间的关系很多，每个公式都有其严格的成立条件，来不得半点含糊，初 学的人总觉得模棱两可，似是而非的问题很多。其原因可能就在于准确的概念还没有建立，对诸多的定理、 公式和判据感到棘手，或者注重形式上的数学推导，而忽略或误解了这些公式或定理必须满足的条件。为 了学好这门课程，下面我们讨论一下学习化工热力学的目的和要求。 8 学习化工热力学的目的和要求 8.1 学习化工热力学的目的（主要有两个） ⑴了解化工热力学的基本内容 ⑵提高利用化工热力学的观点、方法来分析和解决化工生产、工程设计和科学研究中有关的实际问题 的能力。 这两个目的是我们学习化工热力学的宗旨。第一个目的是最起码的要求，第二个目的比第一个目的更 为确切，更高些，但大家通过化工热力学的学习，以及以后一些专业课的学习，必须达到这一目的。 有了目的，就有了方向，为了达到目的，就要有所要求。 8.2 学习化工热力学的要求 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。 8.3 措施 ⑴着重于基本概念的理解，对重要的公式加以推导。 ⑵作业要独立完成