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绪论1

0.1 化工热力学的内容1

0.2 名词、定义和基本概念2

0.2.1 热力学体系2

0.2.2 热力学变数3

0.2.3 热力过程3

0.2.4 热力学第零定律和温度4

0.2.5 能、功和热4

习题5

参考文献6

1.1.1 焦耳实验 内能7

1.1 热力学第一定律7

1章 热力学基本定律7

1.1.2 热力学第一定律的数学表达式8

1.1.3 稳定流动过程9

1.1.4 气体的基本热力过程13

1.2 热力学第二定律24

1.2.1 从热变功的实际意义24

1.2.2 热力循环与热效率25

1.2.3 卡诺循环与卡诺定理26

1.2.4 热力学第二定律的数学表达式27

1.2.5 熵变与不可逆性29

习题30

参考文献33

2章 流体的P-V-T关系34

2.1 纯流体的P-V-T性质34

2.2 理想气体定律与维里方程36

2.2.1 理想气体模型与理想气体定律36

2.2.2 维里方程37

2.2.3 实用的舍项维里方程38

2.3 经验状态方程40

2.3.1 立方型状态方程41

2.3.2 多参数状态方程51

2.4 对比态原理54

2.4.1 对比态原理的提出54

2.4.2 改良对比态原理55

2.4.3 普遍化的真实气体状态方程56

2.5 对比态关联58

2.5.1 普遍化压缩因子图58

2.5.2 Lydersen-Greenkorn-Hougen对比态关联式60

2.5.3 Pitzer对比态关联式61

2.5.4 Lee-Kesler改进的Pitzer对比态关联式61

2.5.5 极性物质的对比态关联式64

2.6 液体的p-V-T性质65

2.6.1 饱和液体状态方程65

2.6.2 压缩液体状态方程67

2.6.3 普遍化关联式68

2.6.4 结构加和法69

2.7.1 Amagat定律，Dalton定律与普遍化压缩因子图联用72

2.7 真实气体混合物72

2.7.2 混合规则75

2.7.3 混合物的虚拟临界参数79

2.7.4 液体混合物的混合规则84

习题86

参考文献89

3章 流体的热力学性质91

3.1 热力学关系91

3.1.1 麦克斯韦(Maxwell)关系式91

3.1.2 热力学函数的一阶导数间的普遍关系92

3.2.1 参比态的选择和理想气体的热力学性质96

3.2 热力学性质的计算96

3.2.2 真实气体的热力学性质97

3.2.3 普遍化热力学性质图103

3.3 逸度与逸度系数的定义及其计算110

3.3.1 逸度与逸度系数的定义110

3.3.2 纯气体逸度的计算111

3.3.3 逸度与温度和压力的关系115

3.3.4 凝聚态物质的逸度116

3.4 热力学图表118

3.4.1 从实验数据制作热力学图表的方法与步骤118

3.4.2 热力学图的形式119

3.5.1 开系的热力学关系式和化学位120

3.5 变组成体系的主要性质关系120

3.5.2 偏摩尔性质122

3.6 气体混合物的热力学性质128

3.6.1 气体混合物的组分逸度128

3.6.2 气体混合物的焓值计算134

习题138

参考文献140

4章 气体的压缩和膨胀过程142

4.1 压气机142

4.1.1 单级往复式压气机142

4.1.2 有余隙的往复式压气机145

4.1.3 多级压气机148

4.1.4 压气机的功率与效率150

4.1.5 压气机的冷却156

4.1.6 叶轮式压气机157

4.2 喷管和扩压管的热力学分析159

4.2.1 喷管159

4.2.2 有摩擦的流动161

4.2.3 扩压管162

4.3 喷射器163

习题166

参考文献168

5.1 动力装置循环169

5.1.1 蒸汽动力装置循环169

5章 热功转换过程169

5.1.2 燃气轮机动力装置循环175

5.1.3 蒸汽-燃气联合装置循环177

5.2 节流膨胀与做功膨胀179

5.2.1 节流膨胀过程179

5.2.2 做外功的等熵膨胀过程182

5.3 制冷装置循环183

5.3.1 蒸汽压缩制冷循环183

5.3.2 制冷剂的选择187

5.3.3 载冷剂的选用187

5.3.4 冷冻能力的比较189

5.4 分级压缩制冷及复迭式制冷192

5.4.1 分级压缩制冷循环193

5.4.2 复迭式制冷循环194

5.5 其它形式的制冷装置195

5.5.1 蒸汽喷射式制冷循环195

5.5.2 吸收式制冷循环195

5.6 热泵原理与热能的综合利用197

5.7 气体的液化198

5.7.1 简单林德冷冻装置循环199

5.7.2 Heylandt冷冻装置循环201

习题204

参考文献206

6.1 理想功208

6章 过程热力学分析208

6.2 损失功210

6.3 稳定流动过程的热力学分析212

6.3.1 过程热力学分析的表达式212

6.3.2 有效能216

6.4 分离过程功221

习题223

参考文献224

7章 液体溶液225

7.1 溶液的热力学基本关系式225

7.1.1 理想溶液225

7.1.2 非理想溶液，活度与活度系数228

7.1.3 超额性质，Gibbs-Duhem方程229

7.2 二元体系液相活度系数232

7.2.1 Scatchard-Hildebrand正规溶液方程232

7.2.2 Wohl方程233

7.2.3 Flory-Huggins无热溶液方程235

7.2.4 Wilson方程235

7.2.5 Renon-Prausnitz的NRTL方程237

7.2.6 UNIQUAC模型(通用似化学模型)239

7.3 多元体系液相活度系数关联式241

7.3.1 Scatchard-Hildebrand方程242

7.3.2 Wilson方程242

7.3.4 UNIQUAC方程245

7.3.3 NRTL方程245

7.3.5 基团贡献模型246

7.4 无限稀释活度系数与端值的确定方法250

7.4.1 确定无限稀释活度系数的方法250

7.4.2 端值的确定方法263

习题266

参考文献268

8章 相平衡和化学平衡269

8.1 相平衡的热力学基础269

8.1.1 相平衡的判据269

8.1.2 相律270

8.2.1 汽液平衡相图271

8.2 互溶系的汽-液平衡271

8.2.2 互溶系汽-液平衡方程274

8.2.3 理想低压体系的汽-液平衡计算276

8.2.4 一般中低压体系的汽-液平衡计算277

8.3 高压汽-液平衡计算280

8.3.1 Chao-Seader法计算高压汽-液平衡285

8.3.2 状态方程法计算汽-液平衡288

8.4 汽-液平衡数据的热力学检验292

8.4.1 应用活度系数表示的Gibbs-Duhem方程292

8.4.2 热力学同一性校验的定性描述293

8.4.3 恒温汽-液平衡数据的热力学同一性校验295

8.4.4 恒压汽-液平衡数据的热力学同一性校验298

8.5.2 高压下的气体溶解度——修正的Henry定律300

8.5 气液平衡——气体在液体中的溶解度300

8.5.1 Henry定律及其适用范围300

8.5.3 气体溶解度的推算法301

8.6 液-液平衡306

8.6.1 液-液平衡体系的热力学306

8.6.2 从液液互溶度求有关方程中的配偶参数311

8.7 升华平衡和在超临界流体中固体(或液体)的溶解度313

8.7.1 升华平衡313

8.7.2 在超临界流体中固体(或液体)的溶解度315

8.8 化学反应平衡319

8.8.1 化学平衡的判据与化学平衡常数319

8.8.3 多个反应的平衡320

8.8.2 对气体反应的应用320

习题324

参考文献326

附录327

附录I 单位换算表327

附录Ⅱ 纯物质的特性常数327

附录Ⅲ 流体的普遍化数据331

附录Ⅳ 液体对比密度和Tr，Pr，Zc之间的关系345

附录Ⅴ UNIFAC模型基团参数351

附录Ⅵ 水蒸气表和氨、F-12以及空气的T-S图360

主要符号表371

主要参考文献375