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第1章 绪论1

1.1 化工热力学的发展和研究内容1

1.1.1 化工热力学的发展1

1.1.2 化工热力学的研究内容1

1.2 化工热力学的特点和限制2

1.3 热力学的基本方法2

1.3.1 状态函数方法3

1.3.2 数学演绎方法3

1.3.3 理想化方法4

1.4 概念与定义4

1.4.1 系统与环境4

1.4.2 状态与性质5

1.4.3 过程与循环5

1.4.4 温度6

1.4.5 能、热和功6

第2章 流体的热力学性质8

2.1 纯物质的p-V-T关系8

2.2 流体的状态方程式9

2.2.1 理想气体状态方程10

2.2.2 Virial方程10

2.2.3 van der Waals方程13

2.2.4 R-K方程14

2.2.5 SRK方程16

2.2.6 P-R方程17

2.3 p-V-T关系的普遍化计算19

2.3.1 对应状态原理的统计力学基础19

2.3.2 气体对比态原理的提出20

2.3.3 普遍化状态方程式21

2.3.4 两参数普遍化压缩因子图22

2.3.5 偏心因子与三参数压缩因子图24

2.3.6 普遍化第二维里系数关系式28

2.4 真实气体混合物30

2.4.1 Dalton定律和普遍化压缩因子图联用30

2.4.2 Amagat定律和普遍化压缩因子图联用30

2.4.3 虚拟临界参数32

2.4.4 混合规则32

2.4.5 真实气体混合物的状态方程式34

2.5 液体的p-V-T性质36

2.5.1 液体的状态方程36

2.5.2 普遍化关联式37

2.5.3 液体混合物的密度38

2.5.4 液体混合物的混合规则39

2.5.5 结构加和法39

2.6 流体的热力学性质40

2.6.1 均相流体系统的热力学基本方程式41

2.6.2 点函数间的数学关系式41

2.6.3 Maxwell关系式42

2.6.4 热力学函数的一阶导数间关系的推导44

2.7 热力学性质的计算46

2.7.1 理想气体的热力学性质47

2.7.2 剩余性质49

2.7.3 由状态方程求剩余焓和剩余熵52

2.7.4 液体的焓变和熵变计算53

2.7.5 气体热力学性质普遍化关联54

习题62

第3章 热力学第一定律及其应用64

3.1 封闭系统中热力学第一定律的表达64

3.2 敞开系统中质量守恒定律和热力学第一定律的表达65

3.2.1 质量平衡方程66

3.2.2 能量平衡方程66

3.2.3 稳流过程能量平衡式的简化形式69

习题70

第4章 热力学第二定律及其应用72

4.1 热力学第二定律的发现与表述72

4.1.1 卡诺循环、卡诺定理72

4.1.2 热力学第二定律的表述75

4.1.3 熵76

4.1.4 克劳修斯不等式与熵增加原理78

4.1.5 敞开系统熵平衡方程79

4.2 流动过程热力学分析81

4.2.1 可压缩流体管内流动过程热力学分析81

4.2.2 管内流动83

4.2.3 喷嘴83

4.2.4 气体的膨胀84

4.2.5 气体压缩过程89

4.3 热机循环的热力学分析94

4.3.1 蒸汽动力循环94

4.3.2 实际的蒸汽动力循环96

4.3.3 朗肯循环的改进98

4.4 制冷循环的热力学分析101

4.4.1 理想卡诺制冷循环101

4.4.2 蒸汽压缩制冷循环103

4.4.3 制冷工质的选择106

4.4.4 吸收式制冷循环106

4.4.5 热泵111

习题118

第5章 化工过程的热力学分析121

5.1 能量的级别121

5.2 理想功与损耗功122

5.2.1 理想功122

5.2.2 不可逆过程的损耗功127

5.3 ？与？129

5.3.1 ？129

5.3.2 ？132

5.3.3 热量？与冷量？133

5.3.4 物理？134

5.3.5 化学？137

5.3.6 两种损失和两种效率139

5.4 典型化工单元过程热力学分析140

5.4.1 流体流动过程140

5.4.2 传热过程141

5.4.3 分离过程143

5.4.4 化学反应过程146

5.5 化工过程热力学分析的三种基本方法149

5.5.1 能量衡算法149

5.5.2 熵分析法151

5.5.3 ？分析法153

5.5.4 三种热力学分析方法的比较157

5.6 合理用能基本原则158

习题159

第6章 溶液的热力学性质161

6.1 变组成系统的热力学性质161

6.1.1 开系的热力学关系式和化学势162

6.1.2 偏摩尔性质163

6.1.3 偏摩尔性质的计算164

6.2 逸度和逸度系数167

6.2.1 逸度和逸度系数定义167

6.2.2 纯气体的逸度168

6.2.3 液体的逸度172

6.2.4 混合物中组分的逸度和逸度系数174

6.2.5 混合物的逸度与其组分逸度之间的关系180

6.2.6 温度和压力对逸度的影响182

6.3 理想溶液和标准态183

6.3.1 理想溶液的逸度、标准态183

6.3.2 理想溶液和非理想溶液185

6.4 均相液体混合时的性质变化187

6.4.1 混合体积变化188

6.4.2 混合过程的焓变和焓浓图189

6.4.3 过量热力学性质193

6.5 活度和活度系数196

6.5.1 定义197

6.5.2 标准态和归一化197

6.5.3 温度和压力对活度系数的影响199

6.5.4 Gibbs-Duhem方程200

6.5.5 Gibbs-Duhem方程的应用201

6.6 活度系数与组成间的关系202

6.6.1 非理想溶液的过量吉布斯函数202

6.6.2 正规溶液和无热溶液204

6.6.3 Wohl型方程204

6.6.4 基于局部组成概念的方程式206

习题214

第7章 流体相平衡216

7.1 相平衡的判据和相律216

7.1.1 相平衡的判据216

7.1.2 相律218

7.1.3 气液平衡的基本问题及求解类型219

7.1.4 气液平衡的热力学处理方法219

7.2 气液平衡的计算221

7.2.1 气液平衡相图221

7.2.2 气液平衡计算类型225

7.2.3 低压气液平衡227

7.2.4 中压气液平衡233

7.2.5 高压气液平衡237

7.3 实验数据确定活度系数240

7.3.1 无限稀释活度系数的定义及作用240

7.3.2 根据气液平衡组成求算端值241

7.3.3 根据共沸组成求算端值243

7.3.4 根据总压-组成（p-x）数据求算端值243

7.3.5 根据沸点-组成（T-x）数据求算端值244

7.4 热力学一致性检验244

7.4.1 热力学一致性检验的概念244

7.4.2 热力学一致性检验的定性描述245

7.4.3 热力学一致性检验的定量描述246

7.5 液液平衡248

7.5.1 液液平衡相图248

7.5.2 溶液的稳定性250

7.5.3 液液平衡计算256

7.5.4 从液液互溶度求算有关方程中的配偶参数257

习题259

第8章 化学反应平衡261

8.1 化学反应进度261

8.2 化学反应平衡分析265

8.3 温度对化学反应平衡常数的影响268

8.4 化学反应平衡计算272

8.4.1 气相反应272

8.4.2 液相反应275

8.4.3 压力、原料组成及惰性组分对平衡组成的影响278

8.4.4 气液反应282

8.4.5 气固反应286

8.5 化学反应系统的相律与Duhem理论288

8.5.1 独立反应的确定288

8.5.2 化学反应系统的相律与Duhem理论289

8.6 复杂化学反应平衡290

8.6.1 通过确定系统中线性无关反应进行计算290

8.6.2 用总吉布斯函数极值法计算292

8.6.3 绝热反应平衡294

习题296

附录298

附表A 单位换算表298

附表B 某些物质的临界常数和偏心因子299

附表C 水蒸气热力学性质（水蒸气表）301

附表D 物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵和摩尔热容308

附表E 龟山-吉田环境模型的元素化学？315

附表F 主要无机和有机化合物的摩尔标准化学？E？以及温度修正系数ξ316

附表G 流体的普遍化数据318

附表G-1 饱和液体和蒸气的普遍化数据318

附表G-2 Z（0）值319

附表G-3 Z（1）值322

附表G-4 ［log（f/p）］（0）＝［log？］（0）值325

附表G-5 ［log（f/p）］（1）＝［log？］（1）值328

附表G-6 ［（H′m－Hm）／RTc］（0）值331

附表G-7 ［（H？－Hm）／RTc］（1）值334

附图H337

附图H-1 氨的温-熵图337

附图H-2 氟里昂-12的温-熵图338

附图H-3 空气的温-熵图339

参考文献340