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第1章 绪论1

1.1 目的、意义和范围1

目录1

1.2 化工热力学的内容及安排3

1.3 教材的结构体系5

1.4 热力学性质5

1.5 热力学基本概念的回顾6

1.6 热力学性质计算的一般方法7

习题8

2.1 引言9

2.2 纯物质的p-V-T相图9

第2章 p-V-T关系和状态方程9

2.3 状态方程（EOS）12

2.4 立方型状态方程13

2.4.1 van der Waals（vdW）方程13

2.4.2 Redlich-Kwong（RK）方程14

2.4.3 Soave（SRK）方程15

2.4.4 Peng-Robinson（PR）方程15

2.5 多常数状态方程16

2.5.1 virial方程16

2.5.2 Benedict-Webb-Rubin（BWR）方程18

2.5.3 Martin-Hou（MH）方程18

2.6 对应态原（CSP）20

2.6.1 三参数对应态原理20

2.6.2 形状因子对应态原理21

2.7 流体的饱和热力学性质23

2.7.1 饱和蒸气压、气化焓和气化熵23

2.7.2 饱和液体摩尔体积24

2.8 混合法则27

2.8.1 virial方程的混合法则27

2.8.2 立方型方程28

2.8.3 BWR方程28

2.8.4 MH-81方程28

2.8.5 修正的Rackett方程29

2.8.6 对应态原理29

2.9 状态方程体积根的求解30

2.9.1 状态方程体积根在p-V图上的几何形态30

2.9.2 状态方程体积根的求解31

习题33

参考文献35

第3章 均相封闭系统热力学原理及其应用36

3.1 引言36

3.2 热力学定律与热力学基本关系式36

3.3 Maxwell关系式39

3.4 偏离函数41

3.5 以T,p为独立变量的偏离函数43

3.6 以T,V为独立变量的偏离函数46

3.7 逸度和逸度系数48

3.7.1 逸度和逸度系数的定义48

3.7.3 逸度和逸度系数随T,p的变化50

3.7.2 逸度系数与p-V-T的关系50

3.8 用对应态原理计算偏离函数和逸度系数54

3.9 均相热力学性质计算55

3.9.1 纯物质55

3.9.2 定组成混合物58

3.10 纯物质的饱和热力学性质计算59

3.10.1 纯物质的汽-液平衡原理60

3.10.2 饱和热力学性质计算61

3.11 热力学性质图、表64

3.11.1 T-S图和lnp-H图的一般形式65

3.11.2 热力学性质图、表的制作原理66

习题68

参考文献70

第4章 均相敞开系统热力学及相平衡准则71

4.1 引言71

4.2 均相敞开系统的热力学关系72

4.3 相平衡准则73

4.4 非均相平衡系统的相律74

4.5 偏摩尔性质75

4.6 摩尔性质和偏摩尔性质之间的关系75

4.6.1 用偏摩尔性质表达摩尔性质76

4.6.2 用摩尔性质表达偏摩尔性质77

4.6.3 偏摩尔性质之间的依赖关系——Gibbs-Duhem方程77

4.7 混合过程性质变化79

4.8.1 定义81

4.8 混合物中组分的逸度81

4.8.2 由组分逸度表示的相平衡准则82

4.8.3 逸度的性质83

4.9 组分逸度系数的计算83

4.10 理想溶液和理想稀溶液87

4.11 活度系数定义及其归一化89

4.11.1 活度系数的对称归一化89

4.11.2 活度系数的不对称归一化90

4.12 超额性质92

4.12.1 超额吉氏函数92

4.12.2 混合焓95

4.13.1 二元Margules方程96

4.13.2 二元 van Laar方程96

4.13 活度系数模型96

4.12.3 其他超额性质96

4.13.3 Wilson方程［1］97

4.13.4 NRTL方程［2］97

4.13.5 基团贡献法预测液体混合物的活度系数简介98

习题103

参考文献105

第5章 非均相系统的热力学性质计算106

5.1 引言106

5.2 混合物的汽-液平衡106

5.2.1 混合物的汽-液相图107

5.2.2 汽-液平衡的准则和计算方法110

5.2.3 汽-液平衡计算类型111

5.2.4 状态方程法（EOS法）计算混合物的汽-液平衡113

5.2.5 关于相互作用参数115

5.2.6 状态方程＋活度系数法（EOS＋γ法）计算混合物的汽-液平衡119

5.2.7 低压气体在液体中的溶解度122

5.2.8 固体在流体中的溶解度124

5.2.9 活度系数模型参数的估算124

5.2.10 无模型法（NM法）简介128

5.2.11 汽-液平衡数据的一致性检验129

5.3 其他类型的相平衡计算132

5.3.1 液-液平衡133

5.3.2 汽-液-液平衡137

5.3.3 固-液平衡138

5.4 混合物热力学性质的相互推算140

5.4.1 EOS法140

5.4.2 活度系数法141

习题142

参考文献145

第6章 流动系统的热力学原理及应用146

6.1 引言146

6.2 热力学第一定律146

6.2.1 封闭系统的热力学第一定律146

6.2.2 稳定流动系统的热力学第一定律147

6.3.1 热力学第二定律148

6.3 热力学第二定律和熵平衡148

6.3.2 熵及熵增原理149

6.3.3 封闭系统的熵平衡150

6.3.4 稳定流动系统的熵平衡150

6.4 有效能与过程的热力学分析150

6.4.1 理想功150

6.4.2 损失功151

6.4.3 有效能152

6.4.4 有效能效率和有效能分析154

6.5 气体的压缩与膨胀过程156

6.5.1 气体的压缩156

6.5.2 气体的膨胀157

6.6.1 朗肯循环（Rankine Cycle）160

6.6 动力循环160

6.6.2 朗肯循环的改进163

6.7 制冷循环164

6.7.1 蒸汽压缩制冷循环164

6.7.2 吸收制冷循环原理介绍168

6.7.3 气体的液化169

6.8 热泵170

习题171

第7章 热力学在其他领域的应用174

7.1 界面热力学基础174

7.1.1 引言174

7.1.2 界面吸附和界面张力174

7.1.3 界面张力对于液体的影响181

7.1.4 溶液界面吸附183

7.1.5 气-固界面吸附186

7.2 电解质溶液热力学基础190

7.2.1 引言190

7.2.2 电解质溶液热力学190

7.2.3 电解质溶液模型简介196

7.2.4 挥发性电解质水溶液的相平衡204

7.2.5 蛋白质的双水相分离207

7.3 聚合物系统热力学简介209

7.3.1 引言209

7.3.2 聚合物溶液理论210

7.3.3 聚合物溶液的渗透压218

7.3.4 聚合物溶液的相平衡220

7.3.5 聚合物凝胶224

7.4 非平衡态热力学初步225

7.4.1 引言225

7.4.2 局部平衡假设227

7.4.3 不可逆过程的熵产227

7.4.4 非平衡态的线性区域229

7.4.5 最小熵产原理231

7.4.6 非平衡态的非线性区域233

7.4.7 应用233

本章主要参考文献236

A-2 Antoine方程常数237

A-1 正常沸点、临界参数和偏心因子237

附录A 纯物质的物理性质表237

附录237

A-3 修正的Rackett方程238

A-4 理想气体摩尔热容239

附录B 三参数对应态普遍化热力学性质表239

B-1 压缩因子240

B-2 焓242

B-3 熵244

B-4 逸度246

B-5 比定压热容248

附录C 水的性质表250

C-1 饱和水250

C-2 过热水蒸气251

C-3 过冷液体水254

附录D 热力学性质图255

附录E 若干公式的推导258

E-1 式（4-69）的推导258

E-2 式（4-70）的推导259

E-3 证明260

附录F 热力学性质计算软件260

F-1 项目260

F-2 子菜单261

参考文献261

主要符号表262