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第1章　绪论1

1.1 化工热力学的范畴和任务1

1.1.1 化工热力学发展简述1

1.1.2 热力学的基础1

1.1.3 化工热力学的研究范畴和在过程开发中的作用2

1.2 经典热力学的特点和分子热力学的兴起6

1.2.1 经典热力学的特点6

1.2.2 分子热力学的兴起7

1.3 化学工程师需要热力学8

参考文献10

第2章　流体的压力、体积、温度关系：状态方程式11

2.1 纯物质的p-V-T行为11

2.2 流体的状态方程式12

2.2.1 理想气体方程式12

2.2.2 维里（Virial）方程式13

2.2.3 立方型方程式14

2.2.4 多参数状态方程式20

2.3 对应态原理的应用21

2.3.1 普遍化状态方程式21

2.3.2 两参数普遍化压缩因子图23

2.3.3 偏心因子与三参数压缩因子图24

2.3.4 普遍化第二维里系数关联式27

2.3.5 立方型状态方程的对比形式29

2.3.6 临界参数和偏心因子的估算30

2.4 液体的p-V-T关系36

2.4.1 Rackett方程式36

2.4.2 Yen-Woods关系式36

2.4.3 Lydersen，Greenkorn和Hougen对应态法36

2.4.4 基团贡献法38

2.5 真实气体混合物41

2.5.1 混合规则和组合规则41

2.5.2 Amagat定律和普遍化压缩因子图联用42

2.5.3 混合物的状态方程式43

2.6 立方型状态方程的剖析45

2.6.1 vdW方程的合理化分析45

2.6.2 RK方程在工程应用中的进程48

2.6.3 其他的立方型状态方程52

习题58

参考文献58

第3章　纯流体的热力学性质计算59

3.1 热力学关系式59

3.1.1 热力学基本方程式59

3.1.2 Maxwell关系式59

3.2 以T、p为变量的焓变和熵变计算60

3.3 剩余性质61

3.3.1 自由焓可作为母函数61

3.3.2 剩余性质的引入62

3.3.3 剩余性质与偏离性质的异同63

3.4 用剩余性质计算气体热力学性质63

3.4.1 真实气体的焓和熵63

3.4.2 用普遍化关联计算剩余性质66

3.4.3 用状态方程计算剩余性质74

3.5 液体的热力学性质77

3.5.1 以T和p为变量表达焓变和熵变77

3.5.2 以T和V为变量表达内能、熵的变化78

3.6 两相系统81

3.6.1　Clapeyron方程式81

3.6.2　蒸气压估算82

3.6.3　汽化焓估算88

习题92

参考文献93

第4章　热力学第一定律及其应用94

4.1 闭系非流动过程的能量平衡94

4.2 开系流动过程的能量平衡94

4.3 稳流过程的能量平衡96

4.3.1 开系稳流过程的能量平衡式96

4.3.2 稳流过程能量平衡式的简化形式及其应用98

4.3.3 轴功103

4.3.4 热量衡算107

4.4　气体压缩过程111

4.4.1 压缩过程热力学分析111

4.4.2 单级压缩机可逆轴功的计算112

4.4.3 多级压缩功的计算115

4.4.4 气体压缩的实际功耗116

4.4.5 叶轮式压缩机117

习题117

参考文献118

第5章　热力循环——热力学第二定律及其应用119

5.1 热力学第二定律119

5.2 熵120

5.2.1 热力学第二定律用于闭系122

5.2.2　孤立系统熵平衡式123

5.2.3　开系熵平衡式124

5.3 热力学图表及其应用126

5.3.1 T-S图的构成和性质127

5.3.2 焓熵图（h-s图）132

5.3.3 压焓图（p-h图）132

5.4　水蒸气动力循环132

5.4.1 卡诺循环132

5.4.2 朗肯（Rankine）循环134

5.4.3 朗肯循环的改进136

5.5 制冷139

5.5.1 制冷原理与逆卡诺循环139

5.5.2 蒸气压缩制冷循环141

5.5.3 吸收式制冷循环143

5.5.4　制冷工质的选择144

5.6 热泵145

习题146

参考文献147

第6章　化工过程热力学分析149

6.1 基础理论149

6.1.1 能量的级别149

6.1.2　理想功Wid151

6.1.3 不可逆过程的损耗功WL157

6.2 化工单元过程的热力学分析160

6.2.1 流体流动过程160

6.2.2 传热过程161

6.2.3 分离过程163

6.2.4 化学反应过程164

6.3 三种常规的过程热力学分析法167

6.3.1 ？与？167

6.3.2 两种损失和两种效率174

6.3.3 三种常规的热力学分析法汇总176

6.4 节能理论进展和合理用能184

6.4.1 ？分析法的理论进展184

6.4.2 非平衡热力学分析法简介186

6.4.3 过程系统节能的夹点技术简介191

6.4.4 合理用能基本原则194

习题194

参考文献196

第7章　溶液热力学基础197

7.1 溶液的热力学性质197

7.1.1 均相敞开系统的热力学关系式和化学位197

7.1.2　偏摩尔性质199

7.1.3　偏摩尔性质的计算200

7.2　逸度和逸度系数203

7.2.1 定义203

7.2.2 纯气体逸度204

7.2.3 凝聚态物质的逸度209

7.2.4 混合物中组分的逸度和逸度系数210

7.2.5 温度和压力对逸度的影响216

7.3 理想溶液和标准态217

7.4 流体均相混合时的性质变化219

7.4.1 混合体积变化220

7.4.2 混合过程的焓变和焓浓图221

7.4.3 过量热力学性质224

7.5 活度和活度系数226

7.5.1 定义226

7.5.2 标准态和归一化227

7.5.3 温度和压力对活度系数的影响228

7.6 吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程229

7.7 活度系数模型231

7.7.1 非理想溶液的过量自由焓与活度系数231

7.7.2 正规溶液理论232

7.7.3 Wohl型方程234

7.7.4 聚合物溶液的似晶格理论（Quasi-Lattice Theory）235

7.7.5 局部组成型方程236

7.8 电解质溶液热力学简介238

7.8.1 活度、活度系数和标准态238

7.8.2 渗透系数和过量自由焓239

7.8.3 电解质溶液的活度系数模型240

习题241

参考文献243

第8章 流体相平衡244

8.1 相平衡基础244

8.1.1 相平衡的判据244

8.1.2 Gibbs相律245

8.1.3 状态方程法处理相平衡246

8.1.4 活度系数法处理相平衡247

8.1.5 两类相平衡处理方法的比较250

8.2 汽液平衡250

8.2.1 相平衡处理方法的简化250

8.2.2 二元汽液平衡相图252

8.2.3 汽液平衡计算类型254

8.2.4 活度系数法计算汽液平衡256

8.2.5 状态方程法计算汽液平衡263

8.2.6 热力学一致性检验264

8.3 气液平衡268

8.3.1 含超临界组分系统的热力学268

8.3.2 用状态方程计算气液平衡272

8.4 液液平衡273

8.4.1 部分互溶系统的热力学274

8.4.2 液液平衡相图276

8.4.3 液液平衡计算277

8.4.4 物质的萃取和分配——液液平衡的应用281

8.5 液固平衡和气（汽）固平衡283

8.5.1 液固平衡及固体在液体中的溶解度283

8.5.2 气（汽）固平衡及固体在气体中的溶解度287

8.5.3 液体或气体在固态聚合物中的溶解度288

8.6　基团贡献法估算相平衡289

8.6.1 相平衡的估算方法290

8.6.2 基团贡献法估算相平衡290

习题293

参考文献295

第9章　化学反应平衡296

9.1 化学计量学和反应进度296

9.2　均相化学反应平衡299

9.2.1 化学反应平衡的判据和约束条件300

9.2.2 化学反应平衡常数与温度的关系300

9.2.3 真实气体混合物中的反应平衡302

9.2.4 液相混合物中的反应平衡305

9.3 非均相化学反应平衡308

9.3.1 不考虑相平衡的非均相化学反应309

9.3.2 考虑相平衡的非均相化学反应310

9.3.3 缔合或溶剂化系统的相平衡热力学316

9.4 复杂化学反应平衡320

9.4.1 化学反应系统的相律320

9.4.2 复杂化学反应平衡问题的分析323

9.4.3 复杂化学反应平衡计算——平衡常数法325

9.4.4 复杂化学反应平衡计算——最小自由焓法326

习题329

参考文献331

附录一 附表332

附表1 临界常数和偏心因子332

附表2　理想气体热容333

附表3 水蒸气热力学性质（水蒸气表）334

附表4 一些物质的热力学函数342

附表5 龟山-吉田环境模型的元素化学？346

附表6 主要的无机和有机化合物的摩尔标准化学？E？以及温度修正系数ξ（E？用龟山-吉田环境模型计算）347

附表7 流体的普遍化数据348

附表8　单位换算表357

附表9 推算298K时有机化合物的偏心因子和液体摩尔体积所用的一阶基团贡献值358

附表10 推算298K时有机化合物的偏心因子和液体摩尔体积所用的二阶基团贡献值359

附录二 热力学平均温度的推导360

附录三 组分逸度系数方程式的推导361