化工热力学-03单组元流体及其过程的热力学性质.ppt

目的要求

〔1〕将一些有用的不易测量的热力学性质表达成p-V-T函数；

〔2〕结合状态方程，从推算其它热力学性质的具体关系式；

〔3〕从热力学第一、二定律出发，导出关联各热力学性质的根本方程。〔重点〕

〔4〕以过程的焓变、熵变为例，说明通过热容计算过程的热力学性质变化。

〔5〕介绍热力学性质图表的意义、制作原理及应用等。

〔难点〕;3.1热力学性质间的关系

〔RelationshipamongThemodynamicFunctions〕;应用条件：均相封闭体系1mol物质平衡态间的变化。;;比较得;3.1.2麦克斯韦〔Maxwell〕关系式;〔2〕点函数与导数之间的循环关系式;用易于检测的根本数据T，p，V来代替或计算难于检测

的物理量S。

S随p，V，T的变化关系如下：;;;3.2焓变与熵变的计算;3.2.1单相流体焓变的计算;〔1〕焓变与p、V、T的关系;焓随温度和体积的变化;理想气体的恒压热容〔Cpig〕仅是温度的函数〔见附录

六〕；理想气体的恒容热容CVig=Cpig-R;液体热容是温度和压力的函数，但液体热容受压力改变

的影响小，可以忽略压力对热容的影响。;;

;对于真实流体，必须利用焓的状态函数特性，设计变化

的虚拟途径;;〔2〕剩余性质;〔3〕剩余焓与p、V、T的关系;;对p=f(T,V)，求取HR;A利用二阶维里方程计算;;B利用普遍化第二维里系数计算;;C利用RK方程计算;D利用普遍化三参数压缩因子法计算;;;例题4：将丙烷从400K、1MPa压缩至450K、10MPa，

计算压缩过程中流体的摩尔焓变。

;;;;;3.2.2单相流体熵变的计算;;(1)剩余熵与p-V-T的关系;对p=f(T,V)，求取SR;(2)利用不同的p-V-T关系计算剩余熵;利用普遍化第二维里系数计算SR;利用RK方程计算SR;利用普遍化三参数压缩因子法计算SR;例题5试用普遍化方法计算乙烯在300K、0.5MPa

下的剩余熵。;;;;;〔1〕蒸发焓(entropyofvaporization)：;;;;;;;;;;;;3.2.4真实气体热容计算;当单组分系统处于汽液两相平衡时，两相混合物的广度热力学性质MM=Ml(1-x)+Mvx

饱和蒸气广度性质Mv与饱和液体广度性质Ml

M=U,S,H,V;热力学性质图能用于热力学性质的粗略估计，以

及形象地表示热力学性质的规???和过程进行的路径等。;〔1〕焓温图〔H-T〕：

特点：以T为横坐标，H为纵坐标

作用：主要用于热量的计算;;空气的

H-T图;〔2〕温熵图〔T-S〕：

特点：以S为横坐标，T为纵坐标

作用：主要用于计算节流膨胀、绝热可逆膨胀和压缩过程

的热和功;;空气的

T-S图;;〔3〕压焓图〔lnp-H〕：

特点：以H为横坐标，lnp为纵坐标

作用：主要用于冷冻和压缩过程;;;〔4〕焓熵图〔H-S图，称Mollier图〕：

特点：以S为横坐标，H为纵坐标

作用：常用于分析流动过程中的能量变化;;空气的

H-S图;;;;〔2〕热力学性质表;;作业：

〔1〕由气体状态方程p(V-b)=RT〔其中b是与温度无关的

常数〕推导出剩余焓和剩余熵的数学表达式。;;〔2〕由vdW方程p=RT/(V-b)-a/V2推导剩余焓的数学表达式。;;〔3〕求某气体在473K，30?105Pa时，Hm=?

：pVm=RT+10-5p，其中：p单位Pa，Vm单位m3·mol-1，

Cpid=7.0+1.0?10-3T(J·mol-1·K-1)。

设：该饱和液体在273K时，Hm=0(J·mol-1)。其中安托尼常数A=20.7，B=2219.2，C=-31.13。〔安托尼方程中压力p：Pa，T：K，压力用自然对数表示〕〔设Δz=1〕;答：首先涉及路径，273K饱和蒸汽压下的气体可近似视为理想气体;

;Vm=RT/p+10-5