化工热力学化工热力学教案.doc

? 化工热力学 （教案） ? ? ? 田永淑 ? 课程名称：《化工热力学》??????????????????????????????????????? 第?? 周，第? 1 讲次 摘???? 要 授课题目（章、节） 第一章 绪论 第二章流体的热力学性质 第一节纯物质的P、V、T行为 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，了解化工热力学的研究内容及在化工过程中的作用，掌握T-P图的结构和应用特点，P-V图在临界点处的求导公式和意义。 【重??? 点】T-P组成图的结构和意义。 【难 ???点】图的应用。 ? 内???? 容 【本讲课程的引入】《化工热力学》是化学工程与工艺类专业的一门专业基础理论课,化学过程的分析，化学反应器、分离装置和过程控制的设计研究都需要有流体的热力学性质和平衡数据。本课程是热力学和传质过程、分离过程、反应过程间联系的纽带。 通过本课程的学习,使学生获得解决化工问题的热力学分析方法,掌握改进化工实际工程的理论知识,培养和提高学生从事专业生产、设计和科学研究工作的理论分析能力。?? 【本讲课程的内容】 一.化工热力学的性质和对象 1.性质： 化工专业技术基础理论课（由研究对象决定） 2.研究对象: 在讨论化工热力学之前，有必要了解一下热力学的发展。热现象是人类最早接触到的自然现象之一。古代就有钻木取火。它是通过把机械能转化为（热）内能，温度升高而发生燃烧。但在16世纪之前，人类对热运动的认识还处于朦胧状态，1593年，伽利略制造了第一支温度计，使热学研究开始从定性向定量方向迈进。但当时人们还不了解温度计测出的是什么物理量，以为测得的是热量，直到1784年 ，伽托林引进了比热的概念，才从概念上将“温度”与“热”区分开，对于热的本质，人类经过近两个世纪的探索才确认它是一种能量，从而把人类对热的认识积累形成了一门科学。它是从观察和实验总结出来的热现象规律。构成热现象的宏观理论叫做热力学。因此，英语中“热力学”一词（thermodynamics）表示热和功之间的关系或者从热能转变为机械能，随着蒸汽机的发明和使用范围的不断扩大，19世纪中叶确定了关于能量转化与守恒的热力学第一定律（十几个科学家）和关于热机效率的热力学第二定律（克劳修斯）。1913年能斯脱补充了关于绝对零度的定律，称为热力学第三定律。热力学的研究范围也由初期只涉及热能与机械能之间的转换，扩展到研究与热现象有关的各种状态变化和能量转化的规律。它即能预言物质状态变化的趋势，并能研究伴有热效应体系的平衡。根据热力学规律，配合必要的定义得到的热力学定律的数学表达式，再利用演绎的方法得到大量的公式。可以解决范围广泛的实际问题和理论问题。如今，热力学已发展成为严密的系统性强的科学。热力学原理可以应用于物理学、化学以及工程问题的研究。在这些领域里，热力学原理是基本相同的，但要解决的实际问题不一样；热力学是研究能量、能量转换以及与转换有关的物性关系的科学。 1化学热力学：将热力学理论和化学现象相结合，形成了化学热力学。它是研究物质的热性质，化学、物理过程的方向和限度的普遍规律的基础学科，是物理化学的范畴（是应用热力学原理来处理热化学、相平衡中化学平衡等化学领域中的问题）。 ?? ????????2工程热力学：研究范围较广，主要研究热能与机械能之间转换规律及在工程中应用。研究范围可概括为三个“E”。 33. 化工热力学：是工程热力学的分支，是将热力学原理应用于化工技术领域。 ???????????? ?Energy---能量守恒与相互转化的规律，以热力学第一定律为基础讨论能量 的守恒与转化。 .三个“E”?? Entropy——熵：能量转化的方向，以热力学第二定律为基础 （接2）? ???Equilibrium——平衡?? （接3）. 主要讨论热力学第一定律和第二定律在化工过程中的应用。研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限条件和状态，化工热力学是化学工程的重要组成部分，是化工过程研究开发的基础，其研究范围是四个“E”。除前三个“E”外还有化学工程。 chemical Engineering。 一反：化学反应 三传：动量、能量、质量传递 化工过程中三个“E”举例：　　??? ?合成氨过程：????????????? 由煤、水蒸气、空气为原料制成半水煤气，经转化、分离出氢气，将H2：N2=1：3混合，加压在反应器升温反应的NH3，反应器中为NH3、、H2、 N2混合气，经分离的NH3冷却的液氨，H2、 N2和少量的NH3经加压回反应器。在此过程中反应器中有化学反应（实际生产中不达到平衡）；在分离过程要加压有动量传递；在升温、冷却过程中有热量传递；用水吸收NH3有质量传递。 二：化工热力学研