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概述
学习化工热力学的目的在于应用,最根本的应用就是热力学性质的推算。
本章的主要任务就是将纯物质和均相定组成混合物系统的一些有用的热力学性质表达成为能够直接测定的p、V、T及Cpig(理想气体热容)的普遍化函数,再结合状态方程和Cpig模型,就可以得到从p、V、T推算其它热力学性质的具体关系式。即可以实现由一个状态方程和理想气体热容模型推算其它热力学性质。
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概述
从热力学第一定律和第二定律出发,导出关联各热力学性质的基本方程。这非常重要,它们把U,H,S等热力学性质与容易度量的量如p、V、T、热容Cp,Cv等联系起来。
以过程的熵变,焓变为例,说明通过p–V–T及热容,计算过程热力学性质变化的方法。
除解析法外,热力学性质图、表也非常有意义,本章还要介绍几种常用热力学性质图表的制作原理及应用。
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热力学基本方程
热力学基本方程适用于单相和多相的封闭系统。
从热力学基本方程可以得到下列关系式:
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还有以下两个
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点函数间的数学关系式
对于全微分
或
存在着
循环关系式
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Maxwell关系式
热力学基本关系式Maxwell关系式
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麦克斯韦(Maxwell)关系式的应用
在实际工程计算中,Maxwell关系式的重要应用是用易于实测的基本数据来代替或计算那些难于实测的物理量。
另外,根据
可以得到:
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Maxwell关系式与式3-23和3-25一起,可以将熵值S随P、V、T的变化表达出来。
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汽液平衡系统的热力学性质关系
当单组元系统处于汽液两相平衡状态时,往往需要处理两相混合物的性质,它与各相的性质和各相的相对量有关。
对单位质量的混合物有:
x为气相的质量分率或摩尔分率(通常称为品质干度),U、S、H都是按每单位质量或每摩尔物料度量的。气相中的这些值是指饱和蒸气的性质,液体的热力学性质是指液体饱和状态的性质。
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