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0 绪论1

0.1 化工热力学的内容1

0.2 名词、定义和基本概念2

0.2.1 热力学体系2

0.2.2 热力学变量3

0.2.3 热力学过程3

0.2.4 热力学第零定律和温度4

0.2.5 能、功和热4

习题5

参考文献6

1 热力学基本定律7

1.1 热力学第一定律7

1.1.1 焦耳实验和内能7

1.1.2 热力学第一定律的数学表达式7

1.1.3 稳定流动过程9

1.1.4 气体的基本热力学过程13

1.2 热力学第二定律23

1.2.1 从热变功的实际意义23

1.2.2 热力循环与热效率24

1.2.3 卡诺循环与卡诺定理25

1.2.4 热力学第二定律的数学表达式26

1.2.5 熵变与不可逆性28

习题29

参考文献31

2 流体的p-V-T关系32

2.1 纯流体的p-V-T性质32

2.2 理想气体定律与维里方程34

2.2.1 理想气体模型与理想气体定律34

2.2.2 维里方程35

2.2.3 实用的舍项维里方程36

2.3 经典状态方程38

2.3.1 立方型状态方程39

2.3.2 多参数状态方程49

2.4 对比态原理52

2.4.1 对比态原理的提出52

2.4.2 改良对比态原理53

2.4.3 普遍化的真实气体状态方程54

2.5 对比态关联56

2.5.1 普遍化压缩因子图56

2.5.2 Lydersen-Greenkorn-Hougen对比态关联式58

2.5.3 Pitzer对比态关联式59

2.5.4 Lee-Kesler改进的Pitzer对比态关联式60

2.5.5 极性物质的对比态关联式61

2.6 液体的p-V-T性质63

2.6.1 饱和液体状态方程63

2.6.2 压缩液体状态方程64

2.6.3 普遍化关联式65

2.6.4 结构加和法67

2.7 真实气体混合物69

2.7.1 Amagat定律、Dalton定律与普遍化压缩因子图联用69

2.7.2 状态方程混合规则72

2.7.3 混合物的临界参数76

2.7.4 液体混合物的混合规则81

习题83

参考文献86

3 流体的热力学性质88

3.1 热力学关系88

3.1.1 麦克斯韦关系式88

3.1.2 热力学函数的一阶导数间的普遍关系89

3.2 热力学性质的计算92

3.2.1 参比态的选择和理想气体的热力学性质93

3.2.2 真实气体的热力学性质93

3.2.3 普遍化热力学性质图100

3.3 逸度与逸度系数的定义及其计算106

3.3.1 逸度与逸度系数的定义106

3.3.2 纯气体逸度的计算107

3.3.3 逸度与温度和压力的关系111

3.3.4 凝聚态物质的逸度112

3.4 热力学图表113

3.4.1 从实验数据制作热力学图表的方法与步骤113

3.4.2 热力学图的形式114

3.5 变组成体系的主要性质关系115

3.5.1 开放体系的热力学关系式和化学势115

3.5.2 偏摩尔性质117

3.6 气体混合物的热力学性质123

3.6.1 气体混合物的组分逸度123

3.6.2 气体混合物的焓值计算129

习题133

参考文献135

4 气体的压缩和膨胀过程137

4.1 压缩机137

4.1.1 单级往复式压缩机137

4.1.2 有余隙的往复式压缩机139

4.1.3 多级压缩机142

4.1.4 压缩机的功率与效率144

4.1.5 压缩机的冷却150

4.1.6 叶轮式压缩机152

4.2 喷管和扩压管的热力学分析154

4.2.1 喷管154

4.2.2 有摩擦的流动156

4.2.3 扩压管157

4.3 喷射器157

习题160

参考文献162

5 热功转换过程163

5.1 动力装置循环163

5.1.1 蒸汽动力装置循环163

5.1.2 燃气轮机动力装置循环168

5.1.3 蒸汽-燃气联合装置循环171

5.2 节流膨胀与做功膨胀172

5.2.1 节流膨胀过程172

5.2.2 做外功的等熵膨胀过程175

5.3 制冷装置循环175

5.3.1 蒸汽压缩制冷循环176

5.3.2 制冷剂的选择179

5.3.3 载冷剂的选用181

5.3.4 冷冻能力的比较181

5.4 分级压缩制冷及复迭式制冷185

5.4.1 分级压缩制冷循环185

5.4.2 复迭式制冷循环186

5.5 其他形式的制冷装置187

5.5.1 蒸汽喷射式制冷循环187

5.5.2 吸收式制冷循环187

5.6 热泵原理与热能的综合利用188

5.7 气体的液化190

5.7.1 简单林德（Linde）冷冻装置循环190

5.7.2 Heylandt冷冻装置循环192

习题195

参考文献198

6 过程热力学分析199

6.1 理想功199

6.2 损失功201

6.3 稳定流动过程的热力学分析203

6.3.1 过程热力学分析的表达式203

6.3.2 有效能207

6.4 分离过程功211

习题213

参考文献214

7 液体溶液215

7.1 溶液的热力学基本关系式215

7.1.1 理想溶液215

7.1.2 非理想溶液、活度与活度系数218

7.1.3 超额性质、吉布斯-杜亥姆方程219

7.2 二元体系液相活度系数222

7.2.1 Scatchard-Hildebrand方程222

7.2.2 Wohl方程224

7.2.3 Flory-Huggins方程226

7.2.4 Wilson方程227

7.2.5 NRTL方程229

7.2.6 UNIQUAC模型231

7.3 多元体系液相活度系数234

7.3.1 Scatchard-Hildebrand方程234

7.3.2 Wilson方程234

7.3.3 NRTL方程237

7.3.4 UNIQUAC模型237

7.3.5 基团贡献模型238

7.4 无限稀释活度系数与配偶参数243

7.4.1 无限稀释活度系数243

7.4.2 配偶参数的确定方法247

7.5 GE型混合规则257

7.5.1 Huron-Vidal混合规则258

7.5.2 改进的Huron-Vidal混合规则260

7.5.3 预测性的SRK方程261

习题262

参考文献264

8 相平衡266

8.1 相平衡的热力学基础266

8.1.1 相平衡的判据266

8.1.2 相律267

8.2 互溶系的汽-液平衡268

8.2.1 汽-液平衡相图268

8.2.2 互溶系汽-液平衡方程271

8.2.3 理想低压体系的汽-液平衡计算272

8.2.4 一般中低压体系的汽-液平衡计算276

8.3 高压汽-液平衡计算279

8.3.1 高压汽-液平衡的特性279

8.3.2 状态方程法计算汽-液平衡283

8.4 汽-液平衡数据的热力学检验286

8.4.1 应用活度系数表示的吉布斯-杜亥姆方程286

8.4.2 热力学同一性校验的定性描述287

8.4.3 恒温汽-液平衡数据的热力学同一性校验289

8.4.4 恒压汽-液平衡数据的热力学同一性校验292

8.5 气-液平衡和气体溶解度293

8.5.1 Henry定律及其适用范围293

8.5.2 高压下修正的Henry定律294

8.5.3 全浓度范围的气体溶解度295

8.5.4 气体溶解度的推算法295

8.6 液-液平衡300

8.6.1 液-液平衡体系的热力学300

8.6.2 从液液互溶度求配偶参数304

8.6.3 多元体系液-液平衡307

8.7 升华平衡和在超临界流体中固体或液体的溶解度308

8.7.1 升华平衡308

8.7.2 在超临界流体中固体或液体的溶解度309

8.8 固-液平衡313

习题316

参考文献318

9 化学反应平衡319

9.1 反应进度和独立化学反应319

9.2 化学反应平衡判据和平衡常数320

9.3 化学反应标准焓和吉布斯自由能322

9.4 温度和压力对化学反应平衡的影响324

9.5 非均相化学反应327

9.6 多个化学反应平衡329

习题333

参考文献334

附录335

附录A 单位换算表335

附录B 纯物质的特性常数335

附录C 流体的普遍化数据339

附录D 液体对比密度和Tr,pr,Zc之间的关系355

附录E UNIFAC模型基团参数361

附录F 水蒸汽表和氨、F-12以及空气的t-S图369

主要符号表383