第二版前言 自本书第一版问世以来，已经连续印刷四次，受到读者的广泛关注。我们在教学实践中 感到，调整本教材少数章节次序和内容表述是有必要的。再版教材较全面地纠正了存在的错 误和内容表达上的不妥之处，同时适当增补跟踪学科发展的新内容。由于再版教材没有改变 主体框架结构，所以，对于已经采用第一版教材进行教学，并希望继续用第二版教材的教 师，不会因此增加工作量和困难，相反，新教材会使教学过程更为顺利 作者一直认为学习化工热力学的目的在于应用，化工热力学的应用主要体现在物性的计 算上，这一宗旨在教材的再版中是不变的，而且在某种程度上得到加强 随着计算机和算法的发展，化工热力学教学中例题、习题都可能与工业实际过程更接 近，教学手段更先进，教学效率更高。本教材再版后，即将出版的化工热力学性质计算软 件，将会大大方便教学活动，提高应用能力的培养，也是在第一版教材使用过程中教师和学 生最期望解决的问题。 在教材修订过程中，吸取了全国若干高校从事化工热力学教学的教师们的意见和多届渐 江大学化工系学生的意见。如果没有这些第一手资料，新版教材将会逊色许多，在此作者深 表谢意。 由于作者学术水平所限，新教材仍会存在一些问题，希望继续得到从事化工热力学教 学、科研同行们的不吝赐教。 作者 2005年3月
第二版前言 自本书第 版问世以来，已经连续印刷四次 ，受到读者的广泛关注。 我们在教学实践 感到，调整本教材少 章节次序和内容表述是有必要的 再版教材较全面地纠正了存在的错 误和内容表达上的不妥之处，同时适当增补跟踪学科发展的新内容 。由 于再版教材没有改变 主体框架结构，所以，对于已经采用第一版教材进行教学，并希望继续用第二版教材的教 师，不会因此增加工作量和困难，相反，新教材会使教学过程更为 利。 作者一直认为 习化工热力学的目的在于应用，化工热力学的应用 主要体现在物性的 算上，这一宗旨在教材的再版中是不变的，而且在某种程度上 到加强 随着计算机和算法的发展，化工热力学教学中例题、习题都可能与工业实际过程更接 近，教学手段更先进，教学效率更高。本教材再版 ，即将出版的化工热力学性质计算 件，将会大大方便教学活动，提高应用能力的培 ，也是在第一版教材使用过程中 教师和学 生最 望解决的 问题 在教材修订过程中，吸取了全国若干高校从事 热力 学教学的教师们的 见和多届浙 大学 工系学生 如果没有这些第 手资料，新版教材将会逊色许多，在此作者深 表谢意。 由于作者学术水平所限，新教材仍会存在一些问题，希望继续得 到从 化工热力学教 、科研同行们的不吝赐教 作者 2005
目 录 第1章绪论. 1.1 目的、意义和范图.】 1.2化工热力学的内容及安排.2 1.3 教材的结构体系 1.4 热力学性质.中.*.4”5 1.5 热力学基本概念的回顾.6 1.6 热力学性质计算的一般方法. .7 第2章少-T关系和状态方程.9 2.1引言.9 2.2 纯物质的pVT相图 .写 2.3状态方程. 412 2.4立方型状态方程.13 2.4.1 van der Waals(vdW)方程 13 2.4.2 Redlich-Kwong(RK)方程 +n+。+.404,0,040,4444,0+44444,4444+14 2.4.3 Soave(SRK)方程. 2.4.4Peng-R0bins0n(PR)方程.15 2.5多常数状态方程.16 2.5.1 virial方程 .16 2.5.2 Benedict-Webb-Rubin(BWR)方程.17 2.5.3 Martin-Hou(MH)方程，. 4.18 2.6混合法则. 19 2,61iria1方程的合法则.4.20 2.6.2立方型方程.20 2.6.3BWR方程. .21 2.6.4M日-81方程. *2.7状态方程体积根的求解 .2 2.7.1 状态方程体积根在pV图上的儿何形态.21 2.7.2状态方程体积根的求解.23 习题 参考文献 0427 (标“，”内容建议自学)
目录 章绪论 1. 1 目的 意义和范围 1. 2 学的内容及安排- 1. 3 教材的 构体系 . . 1. 4 1. 5 学基本概念的 1. 6 热力学性质计算的 般方法 . . 习题 . . . p- V-T 关系和状态方程. . . 2. 1 引言 . . 2. 2 纯物质的 相图. . . . . 2. 3 状态方程 . . . . 2. 4 立方 状态方程 . . 2. 4.1 van der Waals (vdW 方程 . 13 2.4. 2 Redlich-Kwong RK 方程 . 14 2.4. 3 Soave (SRK 万程 . . 2. 4. 4 Peng-Robinson PR 方程 .·. 15 2. 5 多常数状态方程 . . . . . 2. 5. 1 iri 方程 . . . . . . . 2. 5. 2 Benedict-Webb-Rubin (BWR 方程 . . 17 2. 5. 3 Martin-Hou MH 方程 . . 2. 6 混合法则 . . . . .· 2. 6. 1 vi ri 方程的混合法则 . . 20 2. 6. 2 立方型方程. . . . . . . 20 2.6.3 WR 方程 . . . 21 2. 6. 4 MH-8 方程 . 状态方程体积根的求解 . n 2.7.1 状态方程体积根在户 图上的几何形态 . . . . 21 2.7. 2 状态方程体积根的求解 . . . . 23 题. . 25 参考文献 . . 27 (标" * 容建议自学)
第3章均相封闭系统热力学原理及其应用 .28 3.1引言.28 3.2热力学定律与热力学基本关系式.28 3.3 Maxwell关系式.+. 31 3.4偏离函数.33 3.5以T,力为独立变量的偏离函数.35 3.6以T,V为独立变量的偏离函数. 38 3.7逸度和逸度系数. 0 3.7.1逸度和逸度系数的定义.40 3.7.2 逸度系数与pVT的关系 42 3.7.3选度和逸度系数随T,p的变化 42 3.8均相热力学性质计算 46 3.8.】纯物质. 46 3.8.2 定组成混合物 48 39纯物质的饱和热力学性质计算. 50 3.9.1纯物质的汽-液平衡原理 50 3.9.2饱和热力学性质计算. 51 3.10热力学性质图、表.54 3.101TS图和npH图的一般形式. 55 3.10.2热力学性质图、表的制作原理. 56 习题 58 参考文就. 60 第4章均相敞开系统热力学及相平衡准则. 61 4.1言. 61 4.2均相散开系统的热力学关系. .62 4.3 相平衡准则. 63 4.4非均相平衡系统的相律.。64 4.5 偏摩尔性质. 65 4.6摩尔性质和偏摩尔性质之间的关系.65 4.6.1用偏摩尔性质表达摩尔性质. .66 4.6.2用座尔性质表达偏摩尔性质.67 4.6.3偏摩尔性质之间的依赖关系 一Gibbs-Duhem方程 67 4.7混合过程性质变化. 69 4.8混合物中组分的逸度. 70 71 4.8.2由组分遍度表示的相平衡准则 72 4.8.3度的性质. 72 4,9组分鴻度系数的计算.73 4.10理想溶液和理想稀溶液. 77 4.11活度系数定义及其归一化 78
均相封闭系统热力学原理及其应用. 28 3. 1 . . . . 3. 2 热力学定律与热力学基本关系式 . 28 3. 3 ax ll 关系式 . . 3. 4 偏离函数 . 33 3. 5 为独立变量的偏离函数 . 35 3. 6 为独立变量的偏离函数 . . . . 38 3. 7 选度和逸度系数 . 40 3. 7. 1 逸度和逸度系数的定义. . . . 40 3. 7. 2 逸度系数与 frV 的关系 . . 42 3. 7. 3 逸度和逸度系数随 的变化 . . 42 3. 8 均相热力学性质计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3. 8.1 纯物质 . 3. 8. 2 定组成混合物 . . 48 3. 9 纯物质的饱和热力学性质计算 . 50 3. 9. 1 纯物质的汽-液平衡原理 . . 50 3. 9. 2 饱和热力学性质计算 . 3.10 热力学性质图 . . . . 54 3. 10. 1 图和 ln 图的 般形式 . . . 55 3.10.2 热力学性质图 表的制作原理 . 56 习题 . . 58 参考文献 . . . . 60 均相敞开系统热力学及相平衡准则. . 4.1 引言 . 4. 2 均相敞开系统的热力学关系 . . . . 62 4. 3 相平衡准则 . 4. 4 非均相平衡系统的相律 . . . 64 4. 5 偏摩尔性质 . 4. 6 摩尔性质和偏摩尔 质之间的关系 . . . 65 4. 6. 1 用偏摩尔性质表达摩尔性质 . . . 66 4. 6. 2 用摩尔性质表达偏摩尔性质 . . . 4. 6. 3 偏摩尔性质之间的依赖关系 ibb s- Duh 方程 . . 67 *4.7 混合过程性质变化 . 69 4. 8 混合物中组分的选度 . 4. 8.1 定义 . . 4. 8. 2 由组分逸度表示的相平衡准则 . 4. 8. 3 逸度的 . . . . 4. 9 组分逸度系数的计算 . 4.10 理想溶液和理想稀溶液 . 4.11 活度系数定义及其归
4,11.1活度系数的对称归一化. 78 4.11.2活度系数的不对称归一化.79 4.12超颜性质 81 4.12.1超额吉氏函数 81 4.12.2混合 84 4.12.3其他超额性质. 85 4.13活度系数摸型.85 4.13.1 二元Margules方程.+.*.4.85 4.13.2 二元van Laar方.86 4.13.3 86 4.13.4NRTL方程：。 .87 ·4.13.5基团贡献法预测液体混合物的活度系数简介. 87 习题.9 参考文就 94 第5章非均相系统的热力学性质计算 .95 5.2 混合物的汽-液平衡 95 5.2.1混合物的气-液相图 96 5.2.2 汽-液平衡的准则和计算方法 99 5.2.3汽-液平衡计算类型. 100 5.2.4状态方程法(E0S法)计算混合物的汽-液平衡 102 5.2.5关于相互作用参数 105 5.2.6 状态方程十活度系数法(EOS十y法)计算混合物的汽-液平衡 108 5.2.7低压气体在液体中的溶解度. 111 5.2.8固体在流体中的溶解度 . 113 5.2.9活度系数摸型参数的估算. 113 ·5.2.10无模型法(NM法)简介.117 5.2.11汽-液平衡数据的一致性检验. 118 5.3其他类型的相平衡计算. 121 5.3.1液-液平衡. 122 5.3.2汽-液-液平衡 126 5.3.3固-液平衡 127 5.4混合物热力学性质的相互推算.。 129 5.4.1 EOS法 129 5.4.2活度系数法. 130 习题. 131 参考文献. 134 第6章流动系统的热力学原理及应用. 135 6.1 引言 135
4. 11. 1 活度系数的对称 归一 . 4. 11. 2 活度系数的不对称归 一化. 超额 . . . . . . . 81 4. 12. 1 超额吉氏函数 . . . 4.12. 2 混合始 . . . 4.1 2. 3 其他超额 . 85 4.1 3 活度系数模 型. . . 85 4. 13. 1 rgul es 方程 . . 85 4.13. 2 va aa 方程 . . . . 4. 13. 3 Wil so 方程 . . 4.13. 4 NRTL 方程. . . *4. 13. 5 贡献法预测液体混合物的活度系数简介 . 87 习题 . . . . . . . . . . . . . 92 参考文献 . . . . 94 非均相系统的热力学性质计算. . 95 5. 1 . 95 5. 2 混合物的汽液平衡 . 95 5.2. 1 混合物的气液相图 . . . 96 5.2.2 汽-液平衡的准则和 算方法 . 99 5.2.3 液平衡计算类型 . 00 5. 2. 4 状态方程法 EOS 法)计算混合物的汽-液平衡 . 102 5.2. 5 关于相互作用参数 . 05 5. 2. 6 状态方程十活度系数法 EOS 法)计算混合物的汽液平衡 . 08 5.2. 7 气体 液体 的溶解度 . 111 5.2. 8 固体 流体 的溶解度 . . . . . 11 5. 2. 9 活度系数模 参数的 . 11 *5. 2.10 无模 (N 法)简介 . 117 5.2.11 汽-液平衡数据的 致性检验. . . . 11 5. 3 其他类型的相平衡计算. . 121 5. 3. 1 液-液平衡 . 122 5. 3.2 汽-液-液平衡 . 126 * 5. 3. 3 固-液平衡 . . . . 127 混合物热力学性质的相互推算 . . 29 5.4.1 EOS . 29 5. 4. 2 活度系数法 . 30 习题 . . . . . . . . . . . . . . 131 参考文献 . . 34 流动系统的热力学原理及应用. 6. 1 引言. . 35
6.2热力学第一定律 .135 6.2.1封闭系统的热力学第一定律.135 6.2.2稳定流动系统的热力学第一定律.136 6.3热力学第二定律和平衡.137 63.1热力学第二定律444.44137 6.3.2及增原理. 138 6.3.3封闭系统的摘平衡. 139 6.3.4稳定流动系统的熵平衡 139 6.4有效能与过程的热力学分析 140 6.4.1 理想功. 140 6.42损失功. 141 6.4.3有效能 141 6.4.4有效能分析 143 6.5气体的压缩与膨胀过程 145 6.5.1气体的压缩. 145 6.5.2气体的膨胀 146 66动力循环. 149 6.6.1朗肯循环(Rankine Cycle) 149 6.6.2明肯循环的改进 152 6.7制冷循环. 153 6.7.1幕汽压缩制冷循环 153 6.7.2吸收制冷循环原理介绍 157 67.3 气体的液化 158 6.8热泵 159 习题 160 参考文献 162 ·第7章热力学在其他领域的应用 7.1 界面热力学基础 163 7.1.1引言. 163 7.1.2界面吸附和界面张力 163 7.1.3界面张力对于液体的影响 169 7.1.4溶液界面吸附 170 7,1.5气-固界面级附.4. 173 7.2电解质溶液热力学基础 176 176 7.2.2电解质溶液热力学. 177 7.2.3 电解质溶液模型简介. 18 7.2.4挥发性电解质水溶液的相平衡. 188 7.2.5蛋白质的双水相分离 190 7.3聚合物系统热力学简介 192
6. 2 学第 定律 . 35 6. 2. 1 系统的热 学第 定律 . . 135 6.2. 2 稳定流动系统的热 学第 定律. . . . 36 6. 3 学第 定律和痛平衡 . . . . 6. 3.1 热力学第 定律 . . . . 37 6. 3. 2 煽及焰增原 理. . . . . . 38 6. 3.3 封闭系统的痛平衡 . . . 39 6. 3.4 稳定流动系统的精平衡. . . . . . 39 6. 4 有效能与过程的热力学分析 . 40 6.4.1 想功 . . . . . 40 6.4. 2 损失功 . . 6. 4. 3 有效能 . . . . 6.4.4 有效能分析 . . 43 6. 5 气体的 缩与膨胀过程 . . . 45 6. 5. 1 气体的 . . 45 6.5.2 气体的膨胀 . . 46 6. 6 动力循环 . . 49 6. 6. 1 朗肯循环 nk Cycle) . . . 149 6. 6. 2 朗肯循环的改进 . 52 6. 7 制冷循环 . 53 6. 7. 1 蒸汽压缩制冷循环 . . . 53 6. 7.2 吸收制冷循环原理介绍 . . 57 6. 7. 3 气体的液化 . . 58 6. 8 热泵 . . . 59 习题 . . . . . 60 参考文献 . . . . 62 热力学在其他领域的应用 7. 1 界面热力学基础 . . . . 63 7. 1. 1 引言. . . . 63 7. 1. 2 界面吸附和界面张力 . . . . . 63 7. 1. 3 界面张力对 液体的影响. . . 69 7. 1. 4 溶液界面吸附 . . . . 70 7. 1. 5 气- 界面吸附. . . . 73 7. 2 电解质溶液热力学基础. . . . . 76 7.2. 1 引言. . . . 76 7.2. 2 电解质溶液热力学 . . . 77 7.2. 3 电解质溶液模型简介 . . . . 7. 2. 4 挥发性电解质水溶液的相平衡 . . . 88 7. 2. 5 蛋白质的双水相分离. . . . 90 7. 3 聚合物系统热力学简介·