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全 40 講
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化工熱力學是化學工程學的重要分支學科之一，是化學工程與工藝專業及其相近專業的專業基礎課和主幹必修課，具有較強的理論性、基礎性和實用性，是化工過程研究、開發與設計的理論基礎。
該課程是在前期課物理化學的基礎上開設的，結合典型化工過程闡述熱力學基本定律及其應用，使學生鞏固和加深對熱力學基本概念和基本定律的理解，能利用熱力學原理分析化工過程的可行性，掌握用化工熱力學的方法對流體的熱力學性質和其它化工數據進行關聯和推算的方法，能對化工過程中涉及到的相平衡問題和化學反應平衡問題進行分析和計算，能對化工過程的用能情況進行熱力學分析，合理確定處理能量利用問題的對策和方案。
該課程著重培養學生樹立合理利用能源和資源的科學理念，具備運用熱力學基本定律和有關的理論知識對化工生產過程進行熱力學分析的基本能力，為學習後續課程及畢業後參加實際工作奠定堅實的基礎。
緒論化工熱力學是化學工程與工藝專業重要的專業基礎課，也是核心課程之一。既是一門概念抽像、理論性強的課程，又是一門與工程實際聯繫密切、實用性強的課程。化工熱力學運用經典熱力學原理，建立反映系統特徵的熱力學模型，解決化工過程中物質的組成（相平衡和化學平衡）、能量的有效利用和熱力學性質的預測和計算等實際問題。流體的p-V-T關係流體的p-V-T數據及其狀態方程是計算熱力學性質最重要的模型之一。經典熱力學原理給出了所有的熱力學性質與p-V-T和的依賴關係，欲得到它們之間的具體函數形式，必須引入表達系統特徵的模型。能夠反映氣體p-V-T關係的模型有兩類：一類是狀態方程；另一類是普遍化關係式。本模塊重點討論純物質氣體的狀態方程和普遍化關係式，並在純物質性質的基礎上，介紹利用混合規則確定氣體混合物p-V-T性質的計算方法。純流體的熱力學性質流體的熱力學性質是解決化工過程中物質的組成和能量利用問題的基礎。熱力學性質是系統在平衡狀態下所表現出來的。平衡狀態可以是均相形式，也可以非均相的多相共存形式。構成系統的物質可以是純態的，也可以是混合物。本模塊的主要任務是將純物質一些有用的非可測的熱力學性質(如焓和熵)表示成容易測定的p、V、T及理想氣體熱容的普遍化函數，再結合狀態方程和理想氣體熱容模型，得到從p-V-T推算其他熱力學性質的具體關係式，同時也介紹由熱力學圖表直接獲取常用物質熱力學性質的方法。化工過程的能量分析除了研究物質在化工過程中組成的變化關係之外，化工熱力學還是一門有關能量轉化和有效利用的科學。由於真實過程的不可逆性，使能量在再分配過程中不可避免的造成了品位的降低，即有部分的能量損耗。本模塊以熱力學第一定律和第二定律為基礎，通過對化工過程中能量轉換、傳遞及使用情況進行熱力學分析，確定具體過程中能量損失的具體部位、損失的數量和損耗的原因，揭示能量損失的薄弱環節，為分析和改進工藝過程，提高能量利用率指明方向。蒸汽動力循環與製冷循環對於現代大型化工企業，蒸汽動力循環和製冷循環作為公用工程分別被用於為全廠提供動力、供熱、工藝蒸汽和低溫介質。本模塊簡要介紹兩類循環過程中重要的氣體膨脹和氣體壓縮過程，重點介紹兩類循環的工作原理，循環中工質的狀態變化，能量轉換的定量計算，以及對循環過程進行熱力學分析。流體混合物的熱力學性質化工過程大多涉及多組分混合物的均相敞開體系。由於混合物的組成常因為質量傳遞或化學反應而發生變化，所以在用熱力學來描述混合物時必須考慮組成對其性質的影響。本模塊引入偏摩爾性質、理想溶液、混合性質變化和超額性質等重要概念，描述混合物和組分的熱力學性質之間的關係，並通過逸度和逸度係數、活度和活度係數兩類非理想參數的引入，解決真實溶液熱力學性質的計算問題，為研究相平衡和化學反應平衡奠定基礎。相平衡在化工生產中，流體混合物的分離與精製是重要的生產單元，主要採用精餾、吸收、萃取、結晶等分離技術，需要提供汽液平衡、氣體的溶解度、液液平衡、固液平衡等相平衡數據，為分離設備的設計計算提供理論依據。本模塊主要介紹汽液平衡的理論和汽液平衡數據的計算方法，簡要介紹汽液平衡實驗數據的熱力學一致性檢驗、氣體的溶解度和液液平衡。化學反應平衡化工生產的主要任務是通過化學反應將廉價易得的原料轉變成高附加值的產品，其中所涉及的物質組成的變化規律、化學反應的方向和限度、影響反應的因素和條件等問題是化工工藝設計、生產條件的選定以及經濟核算的重要依據。本模塊主要介紹化學平衡的概念與化學平衡常數的計算方法，反應進度和平衡組成的計算，以及溫度、壓力、反應物比率及惰性組分含量對平衡轉化率的影響。
知識模塊講次 (共 40 講) 
SR_1173