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1绪论1

1.1热力学的发展及化工热力学的研究对象1

1.2热力学的研究方法2

1.3热力学名词与定义2

1.3.1体系与环境2

1.3.2平衡状态与状态函数3

1.3.3过程与循环3

1.3.4温度和热力学第零定律3

1.3.5热与功4

2流体的P-V-T关系5

2.1纯物质的P-V-T关系5

2.2气体的状态方程6

2.2.1理想气体方程7

2.2.2立方型状态方程7

2.2.3多常数状态方程12

2.2.4状态方程的发展14

2.3对比态原理及其应用17

2.3.1对比态原理17

2.3.2以偏心因子为第三参数的对比态原理18

2.3.3普遍化状态方程19

2.4真实气体混合物的P-V-T关系21

2.4.1混合规则与虚拟临界参数21

2.4.2气体混合物的第二Virial系数22

2.4.3混合物的状态方程23

2.4.4状态方程混合规则的发展25

2.5液体的P-V-T性质27

2.5.1经验关联式27

2.5.2普遍化关联式28

2.5.3液体混合物的密度29

习题31

3纯流体的热力学性质33

3.1热力学性质间的关系33

3.1.1单相流体系统基本方程33

3.1.2点函数间的数学关系式33

3.1.3 Maxwell关系式34

3.2热力学性质的计算35

3.2.1 Maxwell关系式的应用35

3.2.2剩余性质法39

3.2.3状态方程法43

3.2.4气体热力学性质的普遍化关系法46

3.3逸度与逸度系数51

3.3.1逸度及逸度系数的定义51

3.3.2气体的逸度51

3.3.3液体的逸度56

3.4两相系统的热力学性质及热力学图表57

3.4.1两相系统的热力学性质57

3.4.2热力学性质图表58

习题61

4流体混合物的热力学性质62

4.1变组成体系热力学性质间的关系62

4.2化学位和偏摩尔性质63

4.2.1化学位63

4.2.2偏摩尔性质63

4.2.3 Gibbs-Duhem方程69

4.3混合物的逸度与逸度系数70

4.3.1混合物的组分逸度70

4.3.2混合物的逸度与其组分逸度之间的关系74

4.3.3压力和温度对逸度的影响77

4.4理想溶液和标准态77

4.4.1理想溶液的逸度、标准态78

4.4.2理想溶液和非理想溶液79

4.5活度与活度系数80

4.6混合过程性质变化81

4.6.1混合过程性质变化81

4.6.2理想溶液的混合性质变化82

4.6.3混合过程的焓变及焓浓图83

4.7超额性质87

4.8活度系数与组成的关联89

4.8.1正规溶液和无热溶液90

4.8.2 Redlich-Kister经验式90

4.8.3 Wohl型方程90

4.8.4局部组成型方程92

4.8.5基团贡献模型96

习题103

5相平衡106

5.1相平衡的判据与相律106

5.1.1相平衡的判据106

5.1.2相律107

5.2汽液平衡的相图107

5.2.1二元体系的p-T图及临界区域的相特性108

5.2.2二元体系的px-y、T-x-y、y-x相图形态的类型109

5.3汽液平衡的计算110

5.3.1汽液平衡计算的基本公式及计算类型110

5.3.2活度系数加状态方程法112

5.3.3状态方程法119

5.3.4闪蒸的计算122

5.3.5汽液平衡数据的热力学一致性检验124

5.4气体在液体中的溶解度128

5.4.1加压下气体的溶解度128

5.4.2气体溶解度与温度的关系129

5.4.3状态方程计算气体的溶解度131

5.5固体在超临界流体中的溶解度132

5.6液液平衡133

5.6.1溶液的相分裂133

5.6.2液液平衡关系及计算135

5.7含盐体系的相平衡136

5.8固液平衡138

习题140

6化工过程的能量分析145

6.1能量平衡方程及其应用145

6.1.1能量守恒与转化145

6.1.2能量平衡方程145

6.1.3能量平衡方程的应用146

6.2熵方程149

6.2.1功热间的转化149

6.2.2熵与熵增原理149

6.2.3熵平衡152

6.3理想功、损失功及热力学效率154

6.3.1理想功154

6.3.2损失功155

6.3.3热力学效率156

6.4？与？157

6.4.1？与？的概念157

6.4.2？的计算158

6.4.3过程的不可逆性和？损失160

6.5？衡算及？效率163

6.5.1？衡算方程163

6.5.2？效率164

6.6化工过程与系统的？分析166

习题172

7蒸汽动力循环与制冷循环175

7.1蒸汽动力循环175

7.1.1 Rankine循环及其热效率175

7.1.2 Rankine循环的改进180

7.2节流膨胀与做外功的绝热膨胀184

7.2.1节流膨胀184

7.2.2做外功的绝热膨胀185

7.3制冷循环187

7.3.1蒸汽压缩制冷187

7.3.2吸收式制冷193

7.3.3热泵及其应用194

7.4深冷循环194

7.4.1 Linde循环194

7.4.2 Claude循环196

习题198

8高分子体系的热力学性质200

8.1高分子化合物的特点200

8.2高分子溶液的热力学模型200

8.2.1 Flory-Huggins晶格模型理论200

8.2.2高分子稀溶液理论204

8.3高分子化合物的溶解206

8.3.1溶解过程特点206

8.3.2溶解过程热力学分析207

8.3.3溶剂的选择和评价209

8.4高分子体系的相平衡210

8.4.1高分子溶液的渗透压210

8.4.2高分子溶液的相分裂213

8.4.3高分子化合物的共混214

8.5高分子膜和凝胶215

8.5.1无孔膜215

8.5.2高分子凝胶218

8.6聚合反应的热力学特征220

8.6.1聚合反应可能性的判断准则220

8.6.2聚合上限温度221

8.6.3聚合焓和聚合熵222

习题224

9界面吸附227

9.1界面热力学基础227

9.1.1界面张力和界面自由焓227

9.1.2界面热力学函数227

9.1.3界面自由焓对液体性质的影响228

9.1.4界面的吸附量230

9.1.5体系存在界面时的平衡判据231

9.1.6界面化学位232

9.2溶液界面吸附232

9.2.1 Gibbs吸附公式233

9.2.2溶液的界面张力234

9.2.3溶液界面吸附等温线和吸附等温式234

9.2.4溶液界面吸附层状态方程235

9.3气固吸附236

9.3.1气固吸附曲线236

9.3.2气固吸附等温方程237

9.3.3混合气体吸附平衡239

9.3.4吸附热241

9.4液固吸附242

9.4.1液固界面吸附特点242

9.4.2浓溶液的液固吸附242

9.4.3稀溶液的液固吸附244

习题245

10化学反应平衡247

10.1化学反应平衡基础247

10.1.1反应计量学和反应进度247

10.1.2化学反应平衡的判据249

10.1.3标准自由焓变化与平衡常数249

10.1.4平衡常数的计算250

10.1.5温度对平衡常数的影响252

10.2平衡常数与平衡组成间的关系254

10.2.1气相反应254

10.2.2均相液相反应257

10.3工艺参数对化学平衡组成的影响260

10.3.1温度的影响260

10.3.2压力的影响260

10.3.3惰性气体的影响260

10.3.4反应物组成的影响261

10.4反应系统的相律和Duhem理论262

10.5复杂体系的化学反应平衡266

10.5.1复杂反应体系的处理266

10.5.2等温复杂反应的化学平衡267

10.5.3绝热反应的化学平衡274

习题277

11化工物性数据估算280

11.1基本物性常数估算280

11.1.1临界参数的估算280

11.1.2正常沸点的估算284

11.1.3熔点与凝固点的估算286

11.1.4偏心因子的估算287

11.2流体蒸气压的估算288

11.3热化学性质估算291

11.3.1气体热容的估算291

11.3.2液体热容的估算295

11.3.3蒸发热（焓）的估算297

11.4数据的评估301

习题302

主要符号表303

附录305

附录一 单位换算表305

附录二 81种化合物的物性数据表305

附录三 流体热力学性质的普遍化数据308

附录四 水蒸气表320

附录五 氨（NH3）的饱和蒸气表326

附录六 氟里昂-12（CF2Cl2）的饱和蒸气表326

附录七 常用的热力学图326

附录八 烃类的p-T-K列线图328

附录九 C-G法基团值331

附录十 常用的热力学主题词334

参考文献336