化工熱力學(xué)第一章+緒論

化工熱力學(xué)

ChemicalEngineeringthermodynamics叢興順

棗莊學(xué)院2010.9棗莊學(xué)院化學(xué)化工系教師介紹（1）

叢興順，碩士畢業(yè)于山東科技大學(xué)（青島）

煤炭轉(zhuǎn)化理論主要研究方向

催化劑

納米粘土礦物棗莊學(xué)院化學(xué)化工系教師介紹（2）電話號(hào)碼5-6）1-4）電子郵件:cxshouse@化工熱力學(xué)的考試與課程體系課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)必修課考試形式：閉卷

卷面分：80%

作業(yè)、考勤、平時(shí)：20%棗莊學(xué)院化學(xué)化工系化工熱力學(xué)在線資源棗莊學(xué)院化學(xué)化工系化工熱力學(xué)的考試與課程體系棗莊學(xué)院化學(xué)化工系預(yù)備知識(shí)：高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和化工原理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)

化工熱力學(xué)在課程體系地位作用：

化工熱力學(xué)是化學(xué)工程學(xué)的一個(gè)重要分支，是化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，與化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程等課程關(guān)系密切。它是化工過(guò)程研究、開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，是一門(mén)理論性與應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程。能為后續(xù)課程（分離工程、反應(yīng)工程）提供主要的熱力學(xué)基礎(chǔ)。

棗莊學(xué)院化學(xué)化工系主要參考書(shū)1、陳新志.化工熱力學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社,20052、陳鐘秀.化工熱力學(xué)例題與習(xí)題.化學(xué)工業(yè)出版社,19983、朱自強(qiáng).化工熱力學(xué)，第二版.化學(xué)工業(yè)出版社，20014、SmithJM,VanNessHC,AbbottMM.IntroductiontoChemicalEngineeringThermodynamics,6thed.NewYork:McGraw-Hill,20015、StanleyI.Sandler.Chemicaland

EngineeringThermodynamics(thirdedition),1998第一章緒論1.1化工熱力學(xué)簡(jiǎn)介1.2化工熱力學(xué)的內(nèi)容1.3化工熱力學(xué)的研究方法1.4熱力學(xué)的基本概念回顧棗莊學(xué)院化學(xué)化工系一、化工熱力學(xué)簡(jiǎn)介第一章緒論

熱力學(xué)是研究熱與功的轉(zhuǎn)化規(guī)律（熱能—機(jī)械能）熱力學(xué)理論與化學(xué)現(xiàn)象（化工生產(chǎn)）相結(jié)合化工熱力學(xué)他是研究物質(zhì)的熱性質(zhì)，化學(xué)、物理過(guò)程的方向和限度等普遍規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科?；崃W(xué)已經(jīng)成為化學(xué)工程學(xué)的主要分支學(xué)科之一。第一章緒論

遠(yuǎn)古的燧人氏鉆木取火熱現(xiàn)象火箭（火弓箭）一、

從十八世紀(jì)末到十九世紀(jì)初開(kāi)始，隨著蒸汽機(jī)在生產(chǎn)中的廣泛使用，如何充分利用熱能來(lái)推動(dòng)機(jī)器作工成為重要的研究課題。

理論的形成1944年，道奇（Dodge）寫(xiě)出了第一本《化工熱力學(xué)》二、十九世紀(jì)中葉確定了熱力學(xué)第一第二定律發(fā)展史第一章章緒緒論論1824年年，法法國(guó)陸陸軍工工程師師NicholasLéonardSadiCarnot發(fā)發(fā)表了了““關(guān)關(guān)于火火的動(dòng)動(dòng)力研研究””的的論文文。他通過(guò)過(guò)對(duì)自自己構(gòu)構(gòu)想的的理想想熱機(jī)機(jī)的分分析得得出結(jié)結(jié)論：：熱機(jī)機(jī)必須須在兩兩個(gè)熱熱源之之間工工作，，理想想熱機(jī)機(jī)的效效率只只取決決與兩兩個(gè)熱熱源的的溫度度，工工作在在兩個(gè)個(gè)一定定熱源源之間間的所所有熱熱機(jī)，，其效效率都都超不不過(guò)可可逆熱熱機(jī)，，熱機(jī)機(jī)在理理想狀狀態(tài)下下也不不可能能達(dá)到到百分分之百百。這這就是是卡諾定定理。Carnot(1796-1832)第一章章緒緒論論卡諾的的論文文發(fā)表表后，，沒(méi)有有馬上上引起起人們們的注注意。。過(guò)了了十年年，法法國(guó)工工程師師Ben??ltPaulEmileClapeyron(1799-1864)把把卡諾諾循環(huán)環(huán)以解解析圖圖的形形式表表示出出來(lái)，，并用用卡諾諾原理理研究究了汽汽液平平衡，，導(dǎo)出出了克拉佩佩隆方方程。第一章章緒緒論論1842年年，，德國(guó)國(guó)醫(yī)生生JuliusRobertMayer(1814-1878)主主要受受病人人血液液顏色色在熱熱帶和和歐洲洲的差差異及及海水水溫度度與暴暴風(fēng)雨雨的啟啟發(fā)，，提出出了熱熱與機(jī)機(jī)械運(yùn)運(yùn)動(dòng)之之間相相互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的的思想想。Mayer(1814-1878)第一章章緒緒論論1847年年，德德國(guó)國(guó)物理理學(xué)家家和生生物學(xué)學(xué)家HermannLudwigvonHelmholtz(1821-1894)發(fā)發(fā)表了了““論論力的的守衡衡”一一文文，全全面論論證了了能量量守衡衡和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化定定律。。Helmholtz(1821-1894)第一章章緒緒論論1843-1848年，英國(guó)釀酒商商JamesPrescottJoule(1818-1889)以確確鑿無(wú)疑的的定量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果為基基礎(chǔ)，論述述了能量受受恒和轉(zhuǎn)化化定律。焦焦耳的熱功功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)是熱力學(xué)學(xué)第一定律律的實(shí)驗(yàn)基基礎(chǔ)。Joule

(1818-1889)第一章緒緒論根據(jù)熱力學(xué)學(xué)第一定律律熱功可以以按當(dāng)量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化，而根根據(jù)卡諾原原理熱卻不不能全部變變?yōu)楣Γ?dāng)當(dāng)時(shí)不少人人認(rèn)為二者者之間存在在著根本性性的矛盾。。1850年，德國(guó)國(guó)物理學(xué)家家RudolfJ.Clausius(1822-1888)進(jìn)一步步研究了熱熱力學(xué)第一一定律和克克拉佩隆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)述的卡諾諾原理，發(fā)發(fā)現(xiàn)二者并并不矛盾。。他指出，，熱不可能能獨(dú)自地、、不付任何何代價(jià)地從從冷物體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向熱物體體，并將這這個(gè)結(jié)論稱(chēng)稱(chēng)為熱力學(xué)學(xué)第二定律律?？藙谛扌匏乖?854年給給出了熱力學(xué)第二二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)達(dá)式，1865年年提出“墑”的概念。。Clausius(1822-1888)第一章緒緒論1851年年，英國(guó)物物理學(xué)家LordKelvin(1824-l907)指出，，不可能從從單一熱源源取熱使之之完全變?yōu)闉橛杏霉Χ划a(chǎn)生其其他影響。。這這是熱力學(xué)學(xué)第二定律律的另一種種說(shuō)法。1853年年，他把能量轉(zhuǎn)化化與物系的的內(nèi)能聯(lián)系系起來(lái)，給給出了熱力力學(xué)第一定定律的數(shù)學(xué)學(xué)表達(dá)式。。第一章緒緒論1875年年，美國(guó)耶魯大大學(xué)數(shù)學(xué)物物理學(xué)教授授JosiahWillardGibbs發(fā)發(fā)表了““論多相物質(zhì)質(zhì)之平衡””的論文。他在熵函數(shù)數(shù)的基礎(chǔ)上上，引出了了平衡的判判據(jù)；提出出熱力學(xué)勢(shì)的重要概念念，用以處處理多組分分的多相平平衡問(wèn)題；；導(dǎo)出相律律，得到一一般條件下下多相平衡的規(guī)律。吉吉布斯的工工作，把熱熱力學(xué)和化化學(xué)在理論論上緊密結(jié)結(jié)合起來(lái)，，奠定了化學(xué)熱力學(xué)學(xué)的重要基礎(chǔ)礎(chǔ)。Gibbs

(1839-1903)第一章緒緒論1.2化化工熱力學(xué)學(xué)的目的和內(nèi)容化工熱力學(xué)學(xué)的目的解解決化工過(guò)過(guò)程的實(shí)際際問(wèn)題，用用于指導(dǎo)生生產(chǎn)?；崃W(xué)學(xué)主要研究究范疇在于于決定設(shè)計(jì)計(jì)分離過(guò)程程，化學(xué)反反應(yīng)器所需需要的相平平衡和化學(xué)學(xué)反應(yīng)的數(shù)據(jù)，參數(shù)數(shù)和平衡時(shí)時(shí)的狀態(tài)以及對(duì)化工工過(guò)程進(jìn)行行熱力學(xué)分析析化工熱力學(xué)學(xué)是理論和工程實(shí)踐性性都較強(qiáng)的學(xué)學(xué)科。第一章緒緒論化工熱力學(xué)學(xué)的內(nèi)容測(cè)量、關(guān)聯(lián)聯(lián)和推算不不同條件下下物質(zhì)的平平衡性質(zhì)能量衡算與與熱力學(xué)分分析為開(kāi)發(fā)和設(shè)設(shè)計(jì)化工過(guò)過(guò)程提供理理論基礎(chǔ)相平衡蒸汽動(dòng)力循循環(huán)與制冷冷循環(huán)化工熱力學(xué)學(xué)的三要素素原理應(yīng)用模型第一章緒緒論1.3熱力學(xué)的研研究方法宏觀：經(jīng)典熱力力學(xué)微觀：統(tǒng)計(jì)熱力力學(xué)經(jīng)典熱力學(xué)學(xué)只研究宏宏觀量（溫溫度、壓力力、密度等等）間的關(guān)關(guān)系。但是宏觀性性質(zhì)與分子子有關(guān)；；溫度與分分子運(yùn)動(dòng)有有關(guān)；密度度與分子間間相互作用用有關(guān)。化工熱力學(xué)學(xué)的局限和特色色不考慮物質(zhì)質(zhì)的結(jié)構(gòu)，，不考慮過(guò)過(guò)程的細(xì)節(jié)節(jié)只能處理平平衡問(wèn)題，，不能定量量的預(yù)算物物質(zhì)的宏觀觀性質(zhì)第一章緒緒論1.4熱力學(xué)的基基本概念回回顧1、系統(tǒng)、、環(huán)境2、封閉系系統(tǒng)、敞開(kāi)開(kāi)開(kāi)系統(tǒng)、、孤立系統(tǒng)統(tǒng)3、強(qiáng)度性性質(zhì)、容量量性質(zhì)（系統(tǒng)的狀態(tài)態(tài)有強(qiáng)度性性質(zhì)決定）4、狀態(tài)函函數(shù)（系統(tǒng)統(tǒng)的性質(zhì)都都是狀態(tài)函函數(shù)）5、平衡狀狀態(tài)與可逆逆過(guò)程（由由一系列平平衡狀態(tài)組組成，是一一種理想的的極限，為為不可逆過(guò)過(guò)程提供了了效率的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)）6、熱力學(xué)學(xué)過(guò)程與循循環(huán)（常用用的熱力學(xué)學(xué)過(guò)程：等等溫、等壓壓、等容、、等焓、等等熵、絕熱熱、可逆過(guò)過(guò)程）卡諾循環(huán)（（兩個(gè)等溫溫過(guò)程和兩兩個(gè)等熵過(guò)過(guò)程）第一章緒緒論7、Maxwell妖是什什么？8、“吉布布斯佯謬””是什么么？9、為什么么恩格斯說(shuō)說(shuō)“卡諾定定理”頭重重腳輕？第一章緒緒論身邊的熱力力學(xué)問(wèn)題與與現(xiàn)象1、液化氣的主要成分分？2、生活垃垃圾→二惡英英（世紀(jì)之毒）？3、、打火火機(jī)機(jī)中的的4、溫度計(jì)問(wèn)什么能夠測(cè)量溫度？5、環(huán)境惡化與熵定律（熱寂論）？6、溫水洗臉洗手（熱水[95℃左右]與冷水混合）。第一一章章緒緒論論節(jié)能能意意識(shí)識(shí)（（化工工熱熱力力學(xué)學(xué)的的重重點(diǎn)點(diǎn)培培養(yǎng)養(yǎng)觀觀念念）能源源的的資資源源energysources2000.12.30《世世界界能能源源報(bào)報(bào)道道》》我國(guó)國(guó)探探明明可可開(kāi)開(kāi)采采儲(chǔ)儲(chǔ)量量32.74億噸可開(kāi)采15~20年石油Petroleum世界40-50年年第一章緒緒論節(jié)能意識(shí)（化工熱力學(xué)的的重點(diǎn)培養(yǎng)觀觀念）2000.12.30《世界能源報(bào)報(bào)道》我國(guó)探明可開(kāi)開(kāi)采儲(chǔ)量11704億m3可開(kāi)采28~58年天然氣氣NaturalGas世界60年第一章緒緒論節(jié)能意識(shí)（化工熱力學(xué)的的重點(diǎn)培養(yǎng)觀觀念）2000.12.30《世界能源報(bào)報(bào)道》我國(guó)探明可開(kāi)開(kāi)采儲(chǔ)量1145億噸可開(kāi)采54~81年煤炭Coal世界220年能源短缺第一章緒緒論節(jié)能EnergySaving節(jié)能是近年來(lái)來(lái)的基本國(guó)策策“開(kāi)發(fā)和節(jié)約約并重”節(jié)能任重道遠(yuǎn)遠(yuǎn)是我們的責(zé)任任第一章緒緒論思考題：1、試比較化化工熱力學(xué)、、工程熱力學(xué)學(xué)和化學(xué)熱力力學(xué)的區(qū)別和和聯(lián)系？物物理化學(xué)中的的熱力學(xué)與化化工熱力學(xué)的的聯(lián)系與區(qū)別別？2、闡述熱和和功的區(qū)別與與聯(lián)系？3、研究可逆逆過(guò)程的意義義何在？并闡闡述可逆過(guò)程程的特征。4、系統(tǒng)的性性質(zhì)都是狀態(tài)態(tài)函數(shù)。5、范德華方方程的形式及及應(yīng)用？第一章緒緒論麥克斯韋妖MaxwellDemon小精靈(麥克克斯韋妖)把守住氣體容容器內(nèi)隔板上的一個(gè)小小門(mén)，假設(shè)隔板絕熱，，小門(mén)沒(méi)有摩擦。小精精靈可以判斷分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)速度，他只允許左側(cè)側(cè)運(yùn)動(dòng)速度高的分子到到右側(cè)，這樣無(wú)需作功功，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間可達(dá)達(dá)到使左側(cè)溫度降低并并使右側(cè)溫度升高的效效果。孤立系統(tǒng)的熵減減少了。1929年，