文档介绍：第三章纯流体的热力学性质
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什么是流体的热力学性质?
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流体的热力学性质包括气体、液体的
T(温度)、P(压力)、V(体积)、Cp(等压热容)、Cv(等容热容);U(内能)、H(焓)、S(熵)、A(自由能)、G(自由焓),f(逸度)等。
按其来源分类
⑴可直接测量的:P,V,T等;
⑵不能直接测量的:U,H,S,A,G等;
⑶可直接测量,也可推算的:Cp,Cv, κ,β, µJ等。
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化工过程是一个以能量为源泉和动力将原料加工成为产品的过程,能量的转换、利用、回收、排放,构成了化工过程用能的特点和规律。
化工过程的两大任务之一就是过程的热力学分析,即从有效利用能量的角度研究实际生产过程的效率。
它有两个层次:一是能量衡算,计算过程实际消耗的热、机械功、电功等;二是分析能量品位的变化,指明过程中引起能量品位产生不合理降低的薄弱环节,提供改进方向。
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以上种种过程都离不开最基础的热力学性质,特别是焓、熵的计算。
等压过程热效应:Qp=∆H
绝热过程的功:Ws=∆H
能量品味降低的方向就是熵增方向,可由熵变来揭示。
相平衡、化学平衡由∆ G判断。
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如何建立联系可测热力学性质与不可测热力学性质的关系式尤为重要。
本章主要目的:
详细介绍各热力学性质之间的关系;
如何将不能直接测量的热力学性质(主要是焓、熵)表示成可测量(温度、压力、体积)的函数;
并介绍计算焓变和熵变的方法。
为化工过程热力学分析奠定基础。
主要内容
热力学性质间的关系
蒸发焓与蒸发熵
剩余性质
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回顾热力学中几个重要概念
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系统:热力学把作为研究对象的那部分物质称为系统。
环境:系统以外的物质统称为环境。
封闭系统:系统与环境间只有能量交换,
没有物质交换。
敞开系统:系统与环境间既有能量交换,
又有物质交换。
孤立系统:系统与环境间既无能量交换,
又无物质交换。
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状态函数:在一定条件下,系统的性质不再随时间而变化,其状态就是确定的,一系列表征系统状态的物理量被称为状态函数。(由系统的状态唯一确定,而与系统如何达到这个状态的过程无关。)
广度性质:与物质的量有关的状态函数。
强度性质:与物质的量无关的状态函数。
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任意大小的均相系统的Vt和Ut虽然是广度性质,但其比容和摩尔体积V(或密度)以及比内能和摩尔内能U均是强度性质。
对于一个均相系统,其广度性质可以有另外一种表示,例如对于系统的总体积和总内能。
表示单位物质的量(单位质量或1mol)的体积和内能,分别称为比性质或摩尔性质,为强度性质。
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相律:对于平衡的多相系统,用于确定系统强度
状态(intensive state)的独立变量数可由
Gibbs著名的相律得到:
系统的自由度;
组分数;
相的数目。
相律中的变量均为强度性质,与系统的大小无关,也与个别相的大小无关。因而,对于大的系统、小的系统以及不同相对量的系统,相律均提供同样的信息。