系统的熵变
sys
f
g
稳定流动过程熵衡算方程：
来源于热交换量Q
理想功
Sg Ssys Sf
有效能的综合利用：理想功与有效能也是一种Gibp,T )
有效能 EX (H H ) T (S S ) G(T , p,T , p )
含恒(共)沸物特征：汽液两相组成相等，即xi=yi
工程热力学篇：热力学第一定律 与第二定律及其工程应用
热力学第一定律——Chapter 6
敞开系统热力学第一定律 稳定流动与可逆过程 可逆轴功与实际轴功的计算 气体压缩及膨胀过程热力学分析 节流与等熵膨胀过程中的温度效应
目的就是利用状态函数 的变化量来计算：
三类系统：
封闭系统：Closed System 敞开系统：Opening System 孤立系统：Isolated System 化工热力学处理的核心对象
这种区分是从系统与环境间是否有物质传递、热量 传递和功的传递来划分的
三个理想化的概念：
理想气体：ideal gas 理想溶液：ideal solution
热力学基本方程
dG=-SdT+Vdp
热力学第一定律
H，S
G
ideal gas chapter4 ideal solution ideal work
chapter7
chapter3 R G fi ln ， ln i RT pxi
chapter5 chapter9
GE RT
ln i
EX Wid ，
3 Gt 0 ， 3 2 T , p
2 Gt 满足关系 2 0 2 T , p
的曲线
结线：连接两液液相平衡共存组成的直线
Flory-Huggins理论相分离临界条件
2,c
1 1 r
1 c 1 r 2r

ˆ f i
实验数据的热力学一致性检验的基础——
Gibbs-Duhem方程
Gibbs-Duhem方程是一个微分方程，因此掌握微积分 的计算是必须的 理想溶液定性表述与定量关系；标准态的引入目的及 两种条件下的标准态。 活度、活度系数及其标准态；各种形式的活度系数模型
平衡篇：相平衡与化学反应平衡
相平衡——Chapter 5
分子的大小和形状影响因素
分子内和分子间的相互作用力 分子的对称性和分子结构的均一性
无定形和结晶区域内大分子的排列方式
Flory-Huggins密堆积晶格模型理论
Gt At H t TS t RT n1 ln 1 n2 ln 2 n1 2
S t Rn1 ln 1 n2 ln 2
平衡性质与判据，混合物的汽液相平衡及其表达: 相图、及其汽(气)液平 衡方程 混合物相平衡关系(温度T、压力p、与各相的组成)的确定 汽液相平衡计算类型与方法：T，p，x，y相互推算及双重迭代循环计算方 法 气液平衡计算 Gibbs-Duhem方程应用于汽液平衡数据的热力学一致性校验 液-液平衡计算
H t RTn1 2
其中，nl与n2是溶剂与高分子的摩尔数； l与2是溶剂与高分子的体积分数。
12 称为Flory-Huggins参数，它反映了溶剂与高分子间 Z
的相互作用能的变化。
溶剂与溶质高分子的化学位、活度与活度系数关系式
溶剂
1
Gt At 1 RT ln 1 1 2 22 r n1 T , p ,n2 n1 T ,V ,n2
1 ˆ1 1 / RT ln 1 1 2 22 ln a r
1 1 ln 1 ln 1 1 2 1 2 22 r r
高分子化合物
2
Gt At 2 RT ln 1 r r 2 1 1 n n 2 T , p , n1 2 T ,V , n1
理想功与损失功的计算及其对化工单元过程： 流体流动、传热、混合与分离等的分析 环境与环境状态，有效能的计算及其对化工单元 过程：流体流动、传热、混合与分离等的分析
化工过程的用能评价及其准则
效率的定义： 收益 100%
代价
分为第一定律效率(热机效率)和第二定律效率(热力学 效率或有效能效率)
华东理工大学教学课件
《化工热力学》课程考前辅导
主讲人：施云海 华东理工大学化工学院化工热力学教学组 2013-12
第一部分：课程知识点讲解
各种解析关系式，(偏)微分关系式，向量方程等
x=0或x=L时，某变量的解 t=0或t=t时，某变量的解
边界条件 初始条件
公式
“化工热力学”=“基本概念”+“数学模型” 内涵

2
1 1 1 1 1 Tc r 2r
1 1 T 1 2
渗透压方程 截至二阶渗透压Virial方程
* c 2 RT 1 M 2 B2 c2
* B2
其中：
溶胀，再溶解；对于结晶高分子化合物，其溶解过程是先
熔融，再溶解；对于交联高分子化合物，其溶解过程是只 溶胀，不溶解。
溶剂选择原则： ①溶度参数相近原则( U / V 1 2，为内聚能密度)，通 常是溶剂的s与聚合物的p差值小于1时有可能溶解； ②根据极性相近原则。 高分子化合物的相分离
收益 代价
的比值。
引申篇1：高分子溶液热力学
——Chapter 11
高分子系统的特征 多分散性
Tg Tm
玻璃化温度 熔点温度
Amorphous polymer Melt region
Semicrystalline polymer Melting region
Tg
Tm
高分子化合物的物理化学特性
外延 化工热力学的灵魂和目的
=“实际应用”
事物的本质属性
概念的适用范围
{
{
基本概念是热力学的灵魂，因此正确地 理解是学好化工热力学课程的基础。 基本概念： 系统(system)与系统的性质：
基本特征量： T，p，V，n( x)(物质的量) 热力学函数有：
U，H，S，A，G，f，，a，，c p (cV )等等
热力学第二定律
chapter8
相平衡、化学反应平衡
动力循环、制冷循环
系统的特征量——Chapter 2
纯物质的p-V-T关系 状态方程
立方型状态方程：Van Der Waals、RK(SRK)、PR、PT方程等 多参数状态方程：Virial、WBR、MH方程等
对应态原理及其应用：二参数、三参数方程；普遍化Virial方程等
①热：Q ②功：Ws
稳定流动敞开系统热力学第一定律：
H E p Ek Q Ws ——稳定流动过程
及其各种特殊条件下的应用
目的就是利用状态函数变化量和 第一定律来计算熵的产生量：
热力学第二定律——Chapter 7
热力学第二定律的定性表述方式和熵衡算方程； 弄清一些基本概念，如系统与环境、环境状态、可逆的 热功转换装臵(即Carnot循环)、理想功与 损失功、有效 能与无效能等； 熵衡算方程、理想功与损失功的计算及有效能衡算方法 对化工单元过程进行热力学分析， 对能量的使用和消耗 进行评价。 S S S 0 OR
ˆ2 2 / RT ln 1 1 1 r 1 r 12 ln a
2 ln 2 ln 1 1 r 1 r r 1 2 2
状态与温度—高分子溶液的理想状态 处于状态的高分子，高分子“链段”间与高分于“链 段”与溶剂分子间的相互作用抵消，高分子处于无扰状 态。此时高分子溶液的溶剂过量化学位 1E 0 子溶液的理想状态， =1/2。 高分子化合物的溶解与溶剂的选择 溶解过程： 对于非结晶线形结构的高分子化合物，其溶解过程是先 ，为高分
2 Gt 0 热力学稳定性判据： 2 2 T , p
双节线、旋节线和临界点
双节线(Binodals)：液液相平衡曲线， 1 1 , 2 2
旋节线(Spinodals)：
2 Gt 临界点： 0 2 2 T , p
热力循环过程——Chapter 8
Rankine 循环的热力学分析方法，热效率、气耗率的概念与 计算，以及Rankine改进方法。 逆Carnot循环与蒸汽压缩制冷循环的基本组成，制冷系数和 单位工质循环量的计算； 热泵的基本概念和在工业生产中的应用； 核心是采用第一定律及其效率(热机效率)对各热力过 程进行分析与评价 若采用第二定律及其效率(热力学效率或有效能效率)进行评 价将更为复杂一些。 热效率：即为热机效率 制冷系数与制热系数：亦即
这些内容均是针对封闭系统给出的，基础是基于理想气体得到的 一些普遍结论与关系。
课程的主线
Gibbs函数(G函数)
G H TS
反映真实气体与理想气体性质之差，称之为剩余G 函数。与逸度或逸度系数的关系：
G H TS ln( ) ln RT RT
f p R R
R
重点与难点：系统的热力学函数的计算方法
U，H，S，A，G，f ， 的计算
认识：G函数对温度、压力的偏导数关系与意义：
H (G / T ) 2 T T p
(G / T ) V p T T
系统的热力学函数二—Chapter 4
均相敞开系统热力学基本方程 偏摩尔量定义、以及其与摩尔量间的关系 Gibbs-Duhem方程 混合过程性质的变化 混合物中组分的逸度及计算方法 理想溶液及其标准态 过量性质、过量函数模型与活度系数关联式