4.9气体的膨张 5.7超额性质. 44140 4.9.1 节流膨胀 58 活度系数模型 4.9.2 绝热做功膨胀 85 5.8, 正规溶液模型 144 4.9.3气体通过喷管的膨张 85 5.8.2 Whol型方程 144 4.10蒸汽动力循环， 87 5.8.3无热溶液模型 146 4.10.1Car 循环 5.8.4局部组成型方程147 4.10.2 Rankine循环 本章小结 15 4,10.3 Rankine循环效率的提高 习题 4.11制冷循环 91 第6章相平衡 154 4.11.1理相封给后环： 91 6.1 相平街基础 154 4.11.2装气压制冷循环 6.1.1 平衡判据 154 4.11.3 吸收式制冷循环 06 61.2 4.11.4 喷射式制冷循环 6.2 互溶系统的汽液平衡关系式 4.12热泵及其应用 98 6.2.1状态方程法(E0S法) 156 4.12.1热泵及其热力学计算 98 6.2.2活度系数法 156 4.12.2热泵结榴 98 6.2.3 方法比较 15 4.13深冷循环与气体液化 6.3 低压下汽液平衡 15 4.13. Linde(林德)循环 6.3. 中、低压下 二元汽液平衡相图 4.13.2 Claude(克劳德)循环. 103 6.3.2中、低压下泡点和露点计算 162 4.14制冷剂和载冷剂的选择 104 6.3.3低压下汽液平衡的计算. 165 4.14.1制冷剂的洗择 6.3.4烃类系统的K值法和闪装计算 16 41A.2 载冷剂的选择 105 6.4高压汽液平衡 17 本章小结 6.4. 高压汽液平衡相图 1 习题 106 6.4.2 高压汽液平衡的计算 17 第5章均相混合物热力学性质 109 6.5汽液平衡数据的热力学一致性检验 177 5.1组成系统的执力学关系 6.5.1积分检验法（而积检验法】 177 偏摩尔性 .5.2微分检验法（点检验法） 178 5.2. 偏摩尔性质的引入及定义 6. 平衡与稳定性 8 5.2.2 偏摩尔性质的热力学关系 112 6.7 其他类型的相平衡.+. 5.2.3信摩尔姓质的计直，。. 114 6.7,1液液平衡 183 5.24Ghhs-Dhem方程. 117 6.7.2汽液液平衡 186 83 逸度和逸度系数 11g 6.7.3 气液平衡 188 5.3.1 逸度和逸度系数的定义 119 6.1.4 固液平衡 193 5.3.2 混合物的逸度与其组元逸度之间的 6.7.5 气固平衡和固体（或液体）在 关系 121 留临界流体中的溶解度 197 532 温度和压力对溴度的影响一 122 本章小结 198 逸度和逸度系数的计算 23 199 5.3.5 液体的逸度 第7章 物性数据的估算 5.4理想混合物. 132 7.1 化工数据概要.： 201 5.4.1理想混合物的逸度 132 7.2 估算的必要性及要求. 202 5.4.2理想混合物和非理想混合物 123 7.3对比态法. 203 5,5活度和活度系数 7.31 参数法 203 5.5.1 活度和活度系数的定义 13 7.32 5.5.2 标准态的选择. 13 7.3.3使用沸点参数的对比态法. 203 5.5.3活度系数y与y的关系 137 7,3.4使用第四参数（极性参数）的对比 5.6混合过程性质变化 138 态法 204
4. 9 气体的膨胀 . m 4.9. 1 节流膨胀 . 81 4. 9. 2 绝热做功膨胀 . . 83 4. 9. 3 气体通过喷管的膨胀 . 85 4. 10 蒸汽动力循环. . 87 4. 10. 1 Carnot 循环. . . 87 4. 10. 2 Rankine 循环. 88 4. 10. 3 Rankin 循环效率的提高. 89 4.11 冷循环 . . . 4. 11. 1 理想制冷循环 . . . 91 4. 11. 2 蒸气压缩制冷循环. 92 4. 11. 3 吸收式制冷循环. . 96 4. 11. 4 喷射式制冷循环 . . 97 4.12 泵及其应用. . . 98 4. 12. 1 热泵及其热力学计算. . 98 4. 12.2 热泵精馆 . . . . 98 4. 13 深冷循环与气体液化 . 101 4. 13. 1 Linde (林德)循环. . 101 4. 13. 2 Claude (克劳德)循环. . 03 4. 14 剂和载冷剂的选择 . 104 4. 14. 1 制冷剂的选择 . . . 104 4. 14. 2 载冷剂的选择 . 105 本章小结 . . 06 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 均相混合物热力学性质 . 09 5. 1 变组成系统的热力学关系 . 09 5. 2 摩尔性质. . 11 1 5.2. 1 偏摩尔性质的引人及定义. 111 5. 2. 2 偏摩尔性质的热力学关系. 11 5. 2. 3 偏摩尔性质的计算. 114 5. 2. 4 ibbs- Du em 方程 . . 11 5. 3 逸度和逸度系数. . . 11 9 5.3. 1 逸度和 度系数 定义 . 11 5. 3. 2 混合物的逸度与其组元逸度之间的 关系 . . . . . . . . . 121 5.3. 3 温度和压力对逸度的影响. 122 5. 3. 4 逸度和逸度系数的计算. 123 5.3. 5 液体的逸度. . . . 130 5. 4 理想混合物. . . . 132 5.4. 1 理想混合物的逸度. . 132 5. 4. 2 理想混合物和非理想混合物. 133 5. 5 活度和活度系数. . . 134 5. 5.1 活度和活度系数的定义. . 134 5. 5. 2 标准态的选择 . 35 5. 5. 3 活度系数 关系 . 137 5. 6 混合过程性质变化. . . 138 5. 7 超额性质. . 40 5. 8 活度系数模型. . . 5. 8. 1 正规溶液模 . 44 5. 8. 2 Whol 型方程 . 144 5. 8. 3 无热溶液模型. 46 5. 8.4 局部组成型方程. 147 本章小结 . 151 习题 . . 152 章相平衡 . . 154 6. 1 相平衡基础 . . . 6. 1. 1 平衡判据 . 154 6. 1. 2 相律. 55 6. 2 互溶系统的汽液平衡关系式. 55 6. 2. 1 状态方程法 (EOS . 6. 2. 2 活度系数法 . 56 6.2. 3 方法 比较 . . 57 6. 3 、低压下汽液平衡 . 59 6. 3. 1 中、低压下二元汽液平衡相图. 60 6.3.2 中、低 下泡点和露点计算. 162 6. 3.3 低压下汽液平衡的计 . 65 6. 3. 4 怪类系统的 法和问蒸计算 . 168 6. 4 高压汽液平衡. . . 73 6. 4. 1 高压汽液平衡相图 . . 73 6. 4. 2 高压汽液平衡的计算. 75 6. 5 汽液平衡数据的热力学一致性检验. 177 6.5.1 积分检验法 (面积检验法) . . 177 6. 5. 2 微分检验法(点检验法) . 178 6. 6 平衡与稳定性. . . 180 6. 7 其他类型的相平衡 . 183 6. 7. 1 液液平衡 . . 83 6. 7. 2 汽液液平衡 . . 86 6. 7. 3 气液平衡. . . 188 6. 7. 4 固液平衡 . . 193 6. 7. 5 固平衡和固体(或液体)在 超临界流体中 溶解度 . 本章小结 . 198 习题 . . 199 物性数据的估算. . 20 7. 1 工数据概要 . . 20 7. 2 的必要性及要求 . . 202 7. 3 对比态法 . . 203 7. 3.1 二参数法 . 203 7. 3. 2 三参数法 . . 203 7. 3. 3 使用沸点 的对比态法 . 203 7. 3. 4 使用第四 数(极性 数)的对比 态法 . . . 204
1,3.5使用量子参数（第五参数）的对比 8.1环境热力学与一股化工热力学的异同.226 态法. .204 8.2辛醇/水分配系数 7.3.6对比态法和状态方程法.205 8.2.1定义和应用 227 7.4基团贡献法 .205 82.2估算方法 228 .4. 概述 20 83 有机溶剂 /水分配系数 23 7.4.2发展和分类 *.206 8.4水溶解度 234 7.4.3沸点和临界性质的估算 基团 8.4.1热力学关系 234 法的一组实例. .207 8.4.2估算方法 236 7.5蒸气压的估算 ,214 8.5空气/水分配系数 239 7.5.1 对比态法 8.5.1 定义和热力学关系 23 7.5.2基团责献法 21 8.5.2 用基团贡献法估算 24 7,6纯气体黏度的估算. 220 8.6土壤成沉积物的吸附作用 241 7.6.1势能函数法计算 221 8.6.1吸附等温线. 241 7.6.2对比态法估算 222 8.6.2几种分配系数 241 本章小结 22 本章小结 242 习题 22 习题 242 第8章环境热力学. 226 辅修部分 第9章化学反应热和反应平衡 244 10.2 精细化学品的基础物性 260 9.】化学反应的热效应.244 10.3精细化工中的热化学计算 26】 9.1.1标准燃烧热 *244 10.4精细化工中的相平衡计算 .261 9.1.2 标准生成执 245 本章小结 262 9.1.3 标准反应热 2 习题 262 9.1.4 温度对标准反应热的影响. 246 第11章相平衡的估算 26 9.1.5工业反应热效应的计算. 247 本章小结。 274 9.2化学反应平衡. 248 第12章化工热力学的应用与屈望. 275 92.1化学反应讲度 249 12.1 化工计算中应用化工热力学的几个 9.2.2 标准生成Gibbs自由能 实例 27 9.2.3 化学反应平衡的判据. 25 12.2化工热力学与化工设计 9.2.4化学反应平衡常数. 252 12.3化工热力学在能源与环境中的应用·278 9.2.5温度对平衡常数的影响.253 124 化工计算软件中的化工热力学 .278 9.2.6单一反应平衡组成的计算. 254 12.5 化工热力学发展和展望 278 本章小结 257 12.5.1 分子热力学与化工热力学 278 习题 258 12.5.2化工热力学展望 第10章化工热力学在精细化工中的应用.259 本章小结 4.44,:280 10.1化工热力学在精细化工中应用的特点.259 习题 280 本书总结 281 附 泉 附录一 基本常数表 附录三 些物质的基本物性数据 .283 附录二常用单位换算表 附录四一些物质的标准热化学数据.288
8. 1 环境热力学与一般化工热力学的异同. 22 8. 2 辛醇 水分配系 . . 22 8. 2. 1 定义和应用. . . 227 8. 2. 2 估算方法. . 228 8. 3 有机溶剂 水分配系数 . 233 8. 4 水溶解度. . 234 8. 4. 1 热力 学关系 . . 23 8. 4. 2 估算方法. . . . 236 8. 5 空气 水分配系数 . . 239 8. 5. 1 定义 和热力学关系. . . 239 8. 5. 2 用基团贡献法估算. 240 8. 6 土壤或沉积物 的吸 作用. 24 8. 6. 1 吸附等温线. 241 8. 6. 2 几种分配系数 . 241 本章小结 . . 242 习题 . . 242 辅幅画妇 化学反应热和反应平衡 . 244 9.1 学反应的热效应. 244 9. 1. 1 标准燃烧热. . . 44 10. 2 精细化 品的基础物性 . . 260 10. 3 精细化工中的热化学计算 . . 26 1 10. 4 精细化工中的相平衡计算 . 26 1 9. 1. 2 标准生成热 . . 245 本章 . . 262 9. 1. 3 标准反应热. . 46 习题 . . . . . 262 9. 1. 4 温度对标准反应热的 . 46 11 相平 的估算 . . . 63 9. 1. 5 反应 效应的计算 . 247 9. 2 学反应 . 248 9.2. 1 学反应进度 . 249 9. 2. 2 标准生成 Gi bb 自由能 . . 25 9.2. 3 学反应平衡的判据 . 25 9. 2. 4 学反应平衡常数 . . 252 9. 2. 5 温度对平衡常数的 响. 253 9. 2. 6 单一反应平衡组成的计 . 254 本章 . 257 习题 . 258 10 化工热力学在 细化工中的应用 259 本章 . 274 12 化工热力学的应用与展望 . 275 12. 1 工计算中应用化工热力 学的几个 . . 275 12.2 工热力 学与化工设计 . 276 12. 3 化工热力学在能源与环境中的应用 . 278 12. 4 软件 中的 工热力学 . . 278 12. 5 力学发展和展望 . 278 12.5.1 分子热力学与 工热力学 . 278 12. 5. 2 工热力学展望 . 279 本章 . . . 280 10.1 热力学在精细 应用的特点 259 习题 . 280 藏布目结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 阳羡 录一 基本常数表 . . . 282 一些物质的基本物性数据 . 283 常用单位换算表 . 282 一些物质 标准热化学数据 . 288
附录五一些物质的Antoine方程系数.294 附录十氨的tS图. 319 附录六 一些物质的理想气体热容温度关联式 附录十一氨的lnb-H图. 320 .302 R12(CC1F)的lnp-H图.321 附录七 些物质的液体热容温度关联式 附录十 R22(CHCIF,)的mp-H图 .322 系数 .305 主要符号表.323 附录八水和水蒸气表. +4.307 参考文献 325 附录九空气的TS图 318
附录五 一些物质的 nt in 方程系数. 294 录六 些物质的理想气体热容温度关联式 系数 . . 302 附录七 些物质的液体热容温度关联式 系数 . . 305 录八水和水蒸气表 . . 307 空气的下 . 318 氨的 t-S . 319 一氨的 lnρ 图. . 320 附录十 R1 2(CC1,F, lnρH 图. 321 附录十 R22 (C 1F lnp . 322 主要 号表 . . 323 参考文献 . . . 325
主修部分
主修司负
■圈■第1章绪 论■■题 1.1热力学发展简史 热力学的研究是从人类对热的认识开始的。1593年，伽利略制出了第一支温度计，使热 学研究开始定量。温度计的制作与改进、测温物质的选择，带动了与物质热性质有关的研究， 如相变温度（熔点、沸点等）、相变热、热膨胀等。当时人们还不了解温度计测出的是什么物 理量，还以为测得的是热量。直到1784年，有了比热容的概念，才从概念上把“温度”与 “热”区分开。18世纪中期以前，许多科学家认为热是一种无质量的物质，即所谓热质说。直 至18世纪末至19世纪中叶，多人分别用实验证明热不是一种物质，而是一种运动形态，即热 是由物体内部运动激发起来的一种能量（热动说）。 蒸汽机的发明及使用范围扩大，从工业应用上提出了热与功转换问题，1824年Carno (卡诺)提出了理想热机的设想，通过一个循环过程，研究其热与功之间的关系，为热功转换 的热效率给出一个上限。这种研究方法，在工程上为热机设计指出了方向，而且有理论高度， 可以说是热力学这门学科的萌芽。由此也可知热力学研究从一开始是被工程应用所推动的，研 究成果又可以为工程发展服务。 热力学(thermodynamics)这个中英文字本身就是把热与力结合起来的，这也说明时 代需要研究机械运动、热、电等各种现象的普遍联系及其定量规律。首先论证的是热力 学第一定律。1738年Bernolli(伯努利)的机械能守恒定律提出了第一个能量守恒的实 例。1824年出现了第一个热功当量，并闸述了能量相互转化及守恒的思想。Joule(焦 耳)反复测定了热功当量，同时也有多位科学家独立地提出了热力学第一定律，该定律 也彻底否定了热质说。 1850年Clausis(克劳修斯)进一步发展了Carnot的设想，证明了热机效率，并指出热不 能自动（无代价地）从低温转向高温，1854年他正式命名了热力学第二定律， 第一定律和第二定律的建立，为热力学奠定了理论基础，l913年Nernst(能斯特)补充 了关于热力学零度的定律，称为热力学第三定律。1931年Fowler补充了关于温度定义的定 律，称为热力学第零定律，热力学的发展更趋于完善。 在热力学发展初期，所讨论的只是热、机械能和功之间的互换规律，对热机效率的提高有 很好的指导作用，也促进了工业革命的发展。 热力学规律具有普遍性，它虽然起源于热功及物理学科，但又扩充到化学、化学工程、动 力工程、生物学（工程）、环境科学（工程）等领域，在结合过程中又有发展，或形成新的学 科分支。一般热力学与动力工程结合产生了工程热力学分支，它不但讨论能量转换规律，并结 合锅炉、蒸汽机、压缩机、汽轮机、冷冻机、喷管等设备，讨论工艺条件与功能转换之间的定 量关系。热力学与化学相结合，产生了化学热力学，它在热力学内容中补人化学反应的内容 给出反应热和反应平衡的定量计算方法，又考虑了化合物众多的特点，并增加了溶液热力学性 质的内容。热力学与化工相结合，形成了化工热力学，它包括化学热力学的内容，更强化了组 成变化规律的讨论，要更严格计算产物与反应物在各种条件下的化学平衡组成，更要解决各种 相平衡问题，并能计算各种条件下各相组成
章绪 1. 1 热力 展简 热力学的研究是从人类对热的认识开始的 1593 年，伽利略制出了第一支温度计，使热 学研究开始定量 温度计的制作与改进、测温物质的选择，带动了与物质热性质有关的研究， 如相变温度(熔点、沸点等)、相变热、热膨胀等 当时人们还不了解温度计测出的是什么物 理量，还以为测得的是热量 直到 17 年，有了比热容的概念，才从概念上把"温度"与 "热"区分开 18 世纪中期以前，许多科学家认为热是 种元质 的物质，即所谓热质说 18 世纪末至 19 世纪中叶，多人分别用实验证明热不是 种物质，而是 种运动形态，即热 是由物体内部运动激发起来的 种能 (热动说)。 蒸汽机的发明及使用范围扩大，从工业应用上提出了热与功转换问题 82 Carnot (卡诺)提出了理想热机的设想 通过 个循环过程 研究其热与功之间的关系，为热功转换 的热效率给出 个上限 这种研究方法，在 程上为热机设计指出了方向，而且有理论高度， 可以说是热力学这门学科的萌芽 由此也可知热力 研究从 开始是被工程应用所推动的，研 究成果又可以为工程发展服务 热力学( thermod namics) 这个中英文字本身就是把热与力结合起来的，这也说明时 代需要研究机械运动、热、电等各种现象的普遍联系及其定量规律 首先论证的是热力 学第一定律 1738 Bernolli (伯努利)的机械能守恒定律提出了第 个能 守恒的实 例。 1824 年出现了第一个热功当量，并阐述了能量相互转化及守恒的思想 Jou (焦 耳)反复测定了热功当量，同时也有多位科学家独立地提出了热力学第 定律，该定律 也彻底否定了热质说 18 ausis (克劳修斯)进 步发展了 Carnot 的设想，证明了热机效率，并指出热不 能自动(无代价地)从低温转向高温， 1854 年他正式命名了热力学第二定律 定律和第 定律的建立，为热力学奠定了理论基础， 1913 Nernst 能斯特)补充 了关于热力学零度的定律，称为热力学第 定律 19 Fowler 补充了关于温度定义的定 律，称为热力学第零定律，热力学的发展更趋于完善 在热力学发展初期，所讨论的只是热、机械能和功之间的互换规律，对热机效率的提高有 很好的指导作用，也促进了工业革命的发展 热力学规律具有普遍性，它虽然起源于热功及物理学科，但又扩充到化学、化学工程、动 力工程、生物学(工程)、环境科学(工程 等领域，在结合过程中又有发展，或形成新的学 科分支 一般热力学与动力工程结合产生了工程热力学分支，它不但讨论能量转换规律，并结 合锅炉、蒸汽机、压缩机、汽轮机、冷冻机、喷管等设备，讨论工艺条件与功能转换之间的定 量关系 热力学与化学相结合，产生了化学热力学，它在热力学内容中补入化学反应的内容， 给出反应热和反应平衡的定 计算方法，又考虑了化合物众多的特点，并增加了溶液热力学性 质的内容 热力学与化工相结合，形成了化 热力学，它包括化学热力学的内容，更强化了组 成变化规律的讨论，要更严格计算产物与反应物在各种条件下的化学平衡组成，更要解决各种 相平衡问题，并能计算各种条件下各相组成