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第1章 绪论1

1．1 目的、意义和范围1

1．2 化工热力学的内容及安排3

1．3 教材的结构体系6

1．4 热力学性质7

1．5 热力学基本概念的回顾7

1．6 热力学性质计算的一般方法8

习题10

第2章 p-V-T关系和状态方程11

2．1 引言11

2．2 纯物质的p-V-T相图11

2．3 状态方程(EOS)15

2．4 立方型状态方程16

2．4．1 van der Waals(vdW)方程16

2．4．2 Redlich-Kwong(RK)方程17

2．4．3 Soave(SRK)方程18

2．4．4 Peng-Robinson(PR)方程18

2．5 多常数状态方程19

2．5．1 virial方程20

2．5．2 Benedict-Webb-Rubin(BWR)方程21

2．5．3 Martin-Hou(MH)方程22

2．6 对应态原理(CSP)24

2．6．1 三参数对应态原理24

2．6．2 形状因子对应态原理26

2．7 流体的饱和热力学性质29

2．7．1 饱和蒸汽压、汽化焓和汽化熵29

2．7．2 饱和液体摩尔体积30

2．8 混合法则33

2．8．1 virial方程的混合法则34

2．8．2 立方型方程35

2．8．3 BWR方程35

2．8．4 MH-81方程35

2．8．5 修正的Rackett方程36

2．8．6 对应态原理36

2．9 状态方程体积根的求解37

2．9．1 状态方程体积根在产p-V图上的几何形态37

2．9．2 状态方程体积根的求解39

习题42

参考文献44

第3章 均相封闭系统热力学原理及其应用45

3．1 引言45

3．2 热力学定律与热力学基本关系式46

3．3 Maxwell关系式49

3．4 偏离函数及应用51

3．5 以T，p为独立变量的偏离函数54

3．6 以T，V为独立变量的偏离函数57

3．7 逸度和逸度系数59

3．7．1 逸度和逸度系数的定义60

3．7．2 逸度系数与p-V-T的关系61

3．7．3 逸度和逸度系数随T，p的变化62

3．8 Joule-Thomoson系数64

3．9 用对应态原理计算偏离函数和逸度系数67

3．10 均相热力学性质计算69

3．10．1 纯物质69

3．10．2 定组成混合物72

3．11 纯物质的饱和热力学性质计算74

3．11．1 纯物质的汽液平衡原理75

3．11．2 饱和热力学性质计算76

3．12 热力学性质图、表80

3．12．1 T-S图和lnp-H图的一般形式80

3．12．2 热力学性质图、表的制作原理81

习题85

参考文献87

第4章 均相敞开系统热力学及相平衡准则88

4．1 引言88

4．2 均相敞开系统的热力学关系89

4．3 相平衡准则91

4．4 非均相平衡系统的相律92

4．5 偏摩尔性质93

4．6 摩尔性质和偏摩尔性质之间的关系93

4．6．1 用偏摩尔性质表达摩尔性质94

4．6．2 用摩尔性质表达偏摩尔性质95

4．6．3 偏摩尔性质之间的依赖关系——Gibbs-Duhem方程96

4．7 混合过程性质变化97

4．8 混合物中组分的逸度100

4．8．1 定义100

4．8．2 由组分逸度表示的相平衡准则101

4．8．3 逸度的性质101

4．9 组分逸度系数的计算102

4．10 想溶液和理想稀溶液107

4．11 活度系数定义及其归一化109

4．11．1 活度系数的对称归一化109

4．11．2 活度系数的不对称归一化110

4．12 超额性质112

4．12．1 超额古氏函数112

4．12．2 混合焓116

4．12．3 其他超额性质116

4．13 活度系数模型117

4．13．1 二元Margules方程117

4．13．2 二元van Laar方程117

4．13．3 Wilson方程117

4．13．4 NRTL方程118

4．13．5 基团贡献法预测液体混合物的活度系数简介119

习题125

参考文献127

第5章 非均相系统的热力学性质计算128

5．1 引言128

5．2 合物的汽液平衡128

5．2．1 混合物的汽-液相图129

5．2．2 汽液平衡的准则和计算方法133

5．2．3 汽液平衡计算类型134

5．2．4 状态方程法(EOS法)计算混合物的汽液平衡137

5．2．5 关于相互作用参数139

5．2．6 状态方程+活度系数法(EOS+γ法)计算混合物的汽液平衡144

5，2．7 低压气体在液体中的溶解度148

5．2．8 固体在流体中的溶解度149

5．2．9 活度系数模型参数的估算150

5．2．10 无模型法(NM法)简介154

5．2．11 汽液平衡数据的一致性检验156

5．3 其他类型的相平衡计算160

5．3．1 液液平衡160

5．3．2 汽液液平衡166

5．3．3 固液平衡168

5．4 混合物热力学性质的相互推算170

5．4．1 EOS法171

5．4．2 活度系数法172

习题173

参考文献177

第6章 流动系统的热力学原理及应用178

6．1 引言178

6．2 热力学第一定律178

6．2．1 封闭系统的热力学第一定律178

6．2．2 稳定流动系统的热力学第一定律179

6．3 热力学第二定律和熵平衡181

6．3．1 热力学第二定律181

6．3．2 熵及熵增原理181

6．3．3 封闭系统的熵平衡182

6．3．4 稳定流动系统的熵平衡183

6．4 有效能与过程的热力学分析183

6．4．1 理想功183

6．4．2 损失功185

6．4．3 有效能186

6．4．4 有效能效率和有效能分析189

6．5 气体的压缩与膨胀过程192

6．5．1 气体的压缩192

6．5．2 气体的膨胀192

6．6 动力循环195

6．6．1 朗肯循环(Rankine Cycle)195

6．6．2 朗肯循环的改进199

6．7 制冷循环200

6．7．1 蒸汽压缩制冷循环200

6．7．2 吸收制冷循环原理介绍205

6．7．3 气体的液化206

6．8 热泵207

习题209

第7章 热力学在其他领域的应用212

7．1 界面热力学基础212

7．1．1 引言212

7．1．2 界面吸附和界面张力212

7．1．3 界面张力对于液体的影响220

7．1．4 溶液界面吸附222

7．1．5 气固界面吸附226

7．2 电解质溶液热力学基础231

7．2．1 引言231

7．2．2 电解质溶液热力学231

7．2．3 电解质溶液模型简介237

7．2．4 挥发性电解质水溶液的相平衡246

7．2．5 蛋白质的双水相分离249

7．3 聚合物系统热力学简介251

7．3．1 引言251

7．3．2 聚合物溶液理论252

7．3．3 聚合物溶液的渗透压260

7．3．4 聚合物溶液的相平衡262

7．3．5 聚合物凝胶266

7．4 非平衡态热力学初步268

7．4．1 引言268

7．4．2 局部平衡假设270

7．4．3 不可逆过程的熵产271

7．4．4 非平衡态的线性区域273

7．4．5 最小熵产原理275

7．4．6 非平衡态的非线性区域277

7．4．7 应用281

参考文献283

附录285

附录A 纯物质的物理性质表285

A-1 正常沸点、临界参数和偏心因子285

A-2 Antoine方程常数285

A-3 修正的Rackett方程286

A-4 理想气体摩尔热容287

附录B 三参数对应态普遍化热力学性质表287

B-1 压缩因子288

B-2 焓290

B-3 熵292

B-4 逸度294

B-5 比等压热容296

附录C 水的性质表298

C-1 饱和水298

C-2 过热水蒸汽299

C-3 过冷液体水303

附录D 热力学性质图304

D-1 R12(CCl_2F_2)的lnp-H图304

D-2 R22(CHClF_2)的lnp-H图305

D-3 NH_3的lnp-H图306

附录E 若干公式的推导307

E-1 式(4-69)的推导307

E-2 式(4-70)的推导307

E-3 证明308

附录F 热力学性质计算软件309

F-1 项目309

F-2 子菜单309

参考文献310

主要符号表311