文档介绍：1高等化工热力学第一章热力学原理和函数2绪论?教学目的与要求在本科已学过的化工热力学基础上,重点重复和深化经典热力学的主要内容。。,树立起统计热力学的基本物理图像,开阔视野。,体会到经典热力学的推算方法与统计热力学的预测方法之间的联系。3绪论?, ,R A , 2004?主要参考书:,,化学工业出版社, 2009 4绪论?流体气体和液体统称为流体。在化工生产过程中,大多数场合都要与流体打交道。(1)分离过程的单元操作如蒸馏,吸附和萃取等,全都是处理流体;(2)蒸发、结晶和吸附等则是部分地涉及流体;(3)反应过程除了完全是流体的均相反应外,多相反应如焙烧和多相催化,也要遇到流体。研究流体的性质,对化工过程的开发研究和设计是一个密不可分的基础工作。5绪论?流体的性质(1)热力学性质(平衡性质)主要研究流体处于平衡时温度、压力、体积、组成及各种热力学函数。如内能、焓、熵、自由能等的变化规律。这种规律是蒸馏、萃取、吸收等单元操作的理论基础,也是处理一些包含流体的过程时所必须具备的知识。化工热力学的研究在此范畴内。(2)迁移性质(非平衡性质)物质的扩散系数6绪论?在相平衡和化学平衡的研究中遇到的问题在一个平衡系统中,当能够决定系统特性的那些独立变量或性质确定后,其他的那些变量或性质应该具有怎样的数值??经典热力学的解决方法经典热力学由热力学定律建立了一套联系各种宏观性质的普遍联系式,由于并不涉及还不清楚的微观结构或模型,因此这种关系式高度可靠。经验表明,只要我们知道几个变量,就能利用这些热力学关系式将所有其他的从属变量推算出来。例如,单相系统中知道了V的变化规律,即P-V-T-X关系或状态方程,以及Cp,我们就能推算出其他所有热力学性质。7绪论?经典热力学的局限性经典热力学所建立的热力学关系式只规定了各种性质变化间所必须遵循的相互依赖关系,而并没有指出各种性质与独立变量间的关系的具体函数形式,而具体的函数形式是随具体系统而异的。比如一个两相平衡系统,只要已知一个相的组成x及T(或P),系统就可以确定了。但是如果我们不知道P及另一个相的组成y与T、x之间的具体函数关系,就不能确定P与y的具体数值。8绪论再比如一个单相系统,如果T、P、x确定了,V应该怎样呢?也就是说状态方程应该有什么样的具体形式呢?这些问题并不是宏观性质的普遍联系问题,而要涉及到每一个具体系统的特性,不同的系统有不同的状态方程,有不同的相平衡关系。显然,他们不能用不考虑系统特性的经典热力学来解决。即经典热力学最终没能解决前面所提到的问题——当独立变量确定后,其他性质应该具有怎样的数值?9绪论?统计热力学的解决方法要研究系统的特性,必须应用统计力学。统计力学从物质的微观结构出发,运用统计的方法将宏观性质看作是相应微观量的统计平均值,因而建筑起了联系微观结构与宏观性质间的桥梁。应用统计热力学,原则上可以预测宏观性质,可以预测系统的特性。统计热力学是由微观结构预测宏观性质,而经典热力学是由一些宏观性质推测另一些宏观性质。即预测是应用统计力学原理,推测是使用经典热力学方法。10绪论对于流体来说,如果从微观考察,最基本的问题是分子间的相互作用,不同结构的分子有着不同类型的相互作用,并决定了他们所形成的系统有不同的宏观特性。如果对分子间的作用了解得很清楚,又能克服运用统计力学时数学处理上的困难,应该可以从根本上解决上面提出的问题,应该可以完全由分子参数预测状态方程,并进而预测所有热力学性质,预测平衡关系。