化工热力学复习课件公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1-5,章 复习,第1页,“,化工热力学,”,=,“,基本概念,”,+,“,数学模型,”,内涵,外延,事物本质属性,概念合用范围,公式,多种解析关系式，(偏)微分关系式，向量方程等,边界条件,初始条件,t,=0,或,t,=,t,时，某变量解,x,=0,或,x,=,L,时，某变量解,第2页,基本概念是热力学灵魂，因此对旳地理解是学好化工热力学课程基础。,基本概念：,系统,(system),与系统性质：,环境,(surroundings),与环境性质：,热力学函数有,：,基本特性量：,热力学函数有,：,基本特性量：,第3页,状态函数与过程函数,强度性质与容量性质,平衡状态和可逆过程,热力学过程与循环,第4页,三类系统：,封闭系统,：,Closed System,敞开系统,：,Opening System,孤立系统,：,Isolated System,化工热力学处理关键对象,这种辨别是从系统与环境间与否有物质传递、热量传递和功传递来划分,第5页,三个理想化概念,：,理想气体,：,ideal gas,理想溶液,：,ideal solution,可逆过程,：,reversible process,(1),为何要引入这些理想化概念，它们有什么作用？,(2),这些理想化概念,定性表述,及,定量关系,。,问题,：,理解上需要费心、动脑筋,Very Important,第6页,定性：分子视为刚性球体，既无大小（不考虑分子体积），也无能量(或互相作用力)。,理想气体,(Ideal Gas),定性、定量关系,定量：,严格数学描述关系应为：,补充：,V,：摩尔体积,R,：理想气体常数,8.314Jmol,-1,K,-1,第7页,若,则,:,但凡符合Lewis-Randall规则溶液定义为理想溶液。,Lewis-Randall,规则,：组分i原则态逸度,或,：理想溶液中组分,i,逸度,溶液中组分i逸度与其摩尔分数xi成正比例关系，称之为Lewis-Randall规则。,Lewis-Randall,规则,第8页,教材构造,(,p,，,V,，,T,，,x,),关系,热力学基本方程,d,G,=-,S,d,T,+,V,d,p,H,，,S,G,，,ideal gas,ideal solution,ideal work,，,chapter1,chapter2,chapter3,chapter4,chapter7,热力学第一定律,热力学第二定律,chapter6,相平衡、化学反应平衡,动力循环、制冷循环,chapter5,chapter9,chapter8,此处未考虑到电、磁、核、界面等方面影响,第9页,纯物质,p-V-T,关系,状态方程,立方型状态方程,：,Van Der Waals,、,RK(SRK),、,PR,、,PT,方程等,多参数状态方程,：,Virial,、,WBR,、,MH,方程等,对应态原理及其应用,：,二参数、三参数方程；普遍化,Virial,方程等,流体蒸气压、蒸发焓和蒸发熵,混合规则与混合物,p-V-T,关系,：,算术平均和几何平均,液体,p,-,V,-,T,关系,系统特性量Chapter 2,难点：已知p，T，(x)，计算V。措施：迭代求解或三次方程解析求解,计算类型：p-V-T-(x)间互相推算,第10页,热力学性质间关系,热力学基本方程,单相系统热力学性质,熵,S,、热力学能,U,、焓,H,、,Gibbs,自由焓,G,计算,用剩余性质计算系统热力学性质,用状态方程计算热力学性质,气体热力学性质普遍化关系,纯组分逸度与逸度系数,纯物质饱和热力学性质计算,热力学图,/,表,Maxwell,关系,系统热力学函数,Chapter 3,这些内容均是针对封闭系统给出，基础是基于理想气体得到某些普遍结论与关系。,第11页,课程主线,Gibbs,函数,(,G,函数,),反应真实气体与理想气体性质之差，称之为剩余G函数。与逸度或逸度系数关系：,重点与难点：系统热力学函数计算措施,第12页,认识：,G,函数对温度、压力偏导数关系与意义：,第13页,均相敞开系统热力学基本方程,偏摩尔量,定义、以及其与摩尔量间关系,Gibbs-Duhem,方程,混合过程性质变化,混合物中组分逸度及计算措施,过量性质、过量函数模型与活度系数关联式,理想溶液及其原则态,系统热力学函数二,Chapter 4,这些内容均是针对敞开系统给出，基础是基于混合物理想气体状态方程以及理想溶液得到某些普遍结论与关系。,第14页,反应真实溶液和理想溶液性质之差,称为过量,Gibbs,函数,。与活度或活度系数关系为,试验数据热力学一致性检查基础Gibbs-Duhem方程,Gibbs-Duhem方程是一种微分方程，因此掌握微积分计算是必须,理想溶液定性表述与定量关系；原则态引入目旳及两种条件下原则态。,活度、活度系数及其原则态；多种形式活度系数模型,第15页,平衡篇：相平衡与化学反应平衡,平衡性质与判据，混合物汽液相平衡及其表达:相图、及其汽(气)液平衡方程,混合物相平衡关系(温度T、压力p、与各相构成)确实定,汽液相平衡计算类型与措施：T，p，x，y互相推算及双重迭代循环计算措施,气液平衡计算,Gibbs-Duhem方程应用于汽液平衡数据热力学一致性校验,液液平衡平衡计算,相平衡,Chapter 5,含恒(共)沸物特性：汽液两相构成相等，即xi=yi,第16页,假设,O,2,在,20,、,0.1MPa,下,H,、,S,为零，用三参数对应态原理,求,O,2,在,300,、,9MPa,下,H,、,S,。已知,O,2,在理想气体状态下,比热容为 。,（画出计算路线图，阐明计算需要模型和物性数据，,写出计算过程，不需要详细计算成果）。,习题一,第17页,第18页,第19页,第20页,在一定温度和压力下，二元溶液中组分,1,偏摩尔体积如服,从下式,，并已知纯组分摩尔体积是,V,1,，,V,2,，,试求出,和V表达式?,习题二,第21页,第22页,已知环己烷（,1,）苯（,2,）系统在,40,时活度系数模型为,，纯组分蒸汽压为,，试求该温度下当液相构成为,时汽相构成和压力。,习题三,第23页,第24页,在总压101.33kPa、350.8K下，苯(1)-正已烷(2)形成x1=0.525,恒沸混合物。此温度下两组分蒸汽压分别是99.4KPa和97.27KPa，,液相活度系数模型选用Vaar Laar方程，汽相服从理想气体，,求350.8K下 汽液平衡关系 和 函数式。,Vaar Laar,方程为：,习题四,第25页,第26页,对于组分A、B构成二元溶液，汽相可看做理想气体，液相,为非理想溶液，溶液过量Gibbs自由焓与构成关系式可表达为：,已知,80,时，组分,A,、,B,饱和蒸汽压分别为：,问：（1）判断溶液在80时，汽液平衡能否形成恒沸物？,（2）若形成恒沸物，是何种恒沸？恒沸压力和恒沸构成,为多少？,习题五,第27页,第28页,