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1.绪论1

1.1 化工热力学研究的对象及其在化学工程中的应用1

1.2 热力学的研究方法2

2.流体的 p-V-T 关系4

2.1 纯物质的 p-V-T 关系4

2.2 气体的状态方程5

2.2.1 理想气体方程6

2.2.2 立方型状态方程6

2.2.3 多常数状态方程11

2.3.1 对比态原理13

2.3 对比态原理及其应用13

2.3.2 以偏心因子为第三参数的对比态原理14

2.3.3 普遍化状态方程17

2.4 真实气体混合物的声 p-V-T 关系19

2.4.1 混合规则与虚拟临界参数20

2.4.2 气体混合物的第二 Virial 系数20

2.4.3 混合物的状态方程21

2.5 液体的 p-V-T 性质23

2.5.1 经验关联式23

2.5.2 普遍化关联式24

2.5.3 液体混合物的密度25

3.1.2 点函数间的数学关系式28

3.1.1 单相流体系统基本方程28

3.纯流体的热力学性质28

3.1 热力学性质间的关系28

3.1.3 Maxwell 关系式29

3.2 热力学性质的计算31

3.2.1 Maxwell 关系式的应用31

3.2.2 剩余性质法34

3.2.3 状态方程法39

3.2.4 气体热力学性质的普遍化关系法41

3.3 逸度与逸度系数50

3.3.1 逸度及逸度系数的定义50

3.3.2 气体的逸度50

3.3.3 液体的逸度56

3.4.2 热力学性质图表58

3.4 两相系统的热力学性质及热力学图表58

3.4.1 两相系统的热力学性质58

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

4.4.1 理想溶液的逸度、标准态78

4.4 理想溶液和标准态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84

4.7 超额性质87

4.8 活度系数与组成的关联90

4.8.1 正规溶液和无热溶液90

4.8.3 Wohl 型方程91

4.8.2 Redlich-Kister 经验式91

4.8.4 局部组成型方程93

4.8.5 基团贡献模型97

5.化工过程的能量分析105

5.1 能量平衡方程105

5.1.1 能量守恒与转化105

5.1.2 能量平衡方程105

5.1.3 能量平衡方程的应用106

5.2 功热间的转化109

5.3 熵函数110

5.3.1 熵与熵增原理110

5.3.2 熵平衡112

5.4.1 理想功114

5.4 理想功、损失功及热力学效率114

5.4.2 损失功116

5.4.3 热力学效率116

5.5 ?与?118

5.5.1 ?与?的概念118

5.5.2 ?的计算119

5.5.3 过程的不可逆性和?损失121

5.6 ?衡算及?效率125

5.6.1 ?衡算方程125

5.6.2 ?效率126

5.7 化工过程与系统的?分析127

6.1.1 Rankine 循环及其热效率134

6.1 蒸汽动力循环134

6.蒸汽动力循环与制冷循环134

6.1.2 Rankine 循环的改进139

6.2 节流膨胀与作外功的绝热膨胀143

6.2.1 节流膨胀143

6.2.2 作外功的绝热膨胀145

6.3 制冷循环147

6.3.1 蒸汽压缩制冷147

6.3.2 吸收式制冷152

6.3.3 热泵及其应用153

6.4 深冷循环154

6.4.1 Linde 循环154

6.4.2 Claude 循环156

7.1 相平衡的判据与相律159

7.1.1 相平衡的判据159

7.相平衡159

7.1.2 相律160

7.2 汽液平衡的相图160

7.2.1 二元体系的 p-T 图及临界区域的相特性161

7.2.2 二元体系的 p-x-y、T-x-y、y-x 相图形态的类型162

7.3 汽液平衡的计算163

7.3.1 活度系数法164

7.3.2 状态方程法172

7.3.3 闪蒸计算174

7.3.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验177

7.4.1 溶液的相分裂180

7.4 液液平衡180

7.4.2 液液平衡关系及计算182

7.5 气液平衡183

7.5.1 气体在液体中的溶解度184

7.5.2 气体溶解度与温度的关系185

7.5.3 状态方程计算气液平衡187

7.6 含盐体系的相平衡188

7.7 三元水盐体系的相图及其应用190

7.7.1 简单三元体系的水盐相图及其分析190

7.7.2 三元水盐体系相图的应用193

8.2 高分子溶液的热力学模型195

8.2.1 Flory-Huggins 晶格模型理论195

8.高分子体系的热力学性质195

8.1 高分子化合物的特点195

8.2.2 高分子稀溶液理论199

8.3 高分子化合物的溶解201

8.3.1 溶解过程特点201

8.3.2 溶解过程热力学分析202

8.3.3 溶剂的选择和评价204

8.4 高分子体系的相平衡205

8.4.1 高分子溶液的渗透压205

8.4.2 高分子溶液的相分裂208

8.4.3 高分子化合物的共混209

8.4.4 交联高分子化合物的溶胀210

8.5.1 聚合反应可能性的判断准则212

8.5 聚合反应的热力学特征212

8.5.2 聚合上限温度213

8.5.3 聚合焓和聚合熵214

9.界面吸附217

9.1 界面热力学基础217

9.1.1 界面张力和界面自由焓217

9.1.2 界面热力学函数217

9.1.3 界面自由焓对液体的影响219

9.1.4 界面的吸附量220

9.1.5 体系存在界面时的平衡判据221

9.1.6 界面化学位222

9.2 溶液界面吸附223

9.2.1 Gibbs 吸附公式223

9.2.3 溶液界面吸附等温线和吸附等温式224

9.2.2 溶液的界面张力224

9.2.4 溶液界面吸附层状态方程225

9.3 气固吸附226

9.3.1 气固吸附曲线227

9.3.2 气固吸附等温方程228

9.3.3 混合气体吸附平衡230

9.3.4 吸附热232

9.4 液固吸附232

9.4.1 液固界面吸附特点232

9.4.2 浓溶液的液固吸附233

9.4.3 稀溶液的液固吸附234

9.4.4 二元液固吸附平衡计算236

10.1.1 化学反应的计量关系和反应进度238

10.化学反应平衡238

10.1 化学反应平衡基础238

10.1.2 化学反应平衡常数及计算240

10.1.3 温度对平衡常数的影响243

10.2 平衡常数与平衡组成间的关系245

10.2.1 气相反应245

10.2.2 液相反应248

10.3 工艺参数对化学平衡组成的影响251

10.3.1 温度的影响251

10.3.2 压力的影响251

10.3.3 惰性气体的影响251

10.3.4 反应物组成的影响252

10.4 反应系统的相律和 Duhem 理论253

10.5 复杂体系的化学反应平衡258

10.5.1 复杂反应体系的处理258

10.5.2 等温复杂反应的化学平衡259

10.5.3 绝热反应的化学平衡265

11.物性数据估算270

11.1 基本物性常数估算270

11.1.1 临界参数的估算270

11.1.2 正常沸点的估算274

11.1.3 偏心因子的估算275

11.2 流体蒸汽压的估算276

11.3 热化学性质估算280

11.3.1 气体热容的估算280

11.3.2 液体热容的估算282

11.3.3 蒸发潜热的估算286

11.4 数据的评估290

主要符号表292

附录294

一 单位换算表294

二 80种化合物的物性数据表294

三 Pitzer 压缩因子关系式的 Z 值298

四 水蒸气表302

五 氨(NH3)的饱和蒸气表308

六 氟利昂-12(CF2Cl2)的饱和蒸气表308

七 常用的热力学图309

八 烃类的 p-T-K 列线图311

主要参考书314