化工热力学？

发布网友发布时间：2022-04-22 03:52

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热心网友时间：2023-09-18 02:27

　　
　　化工热力学是国内外化学工程与工艺专业最重要的必修课之一，是化工过程研究、开发和设计的理论基础，是化学工程的精髓。化工热力学最根本任务就是利用热力学第一、第二定律给出物质和能量的最大利用极限，有效地降低生产能耗，减少污染，从而从本质上指导如何减缓熵增的速度。因此毫不夸张地说：化工热力学就是直接为节能减排而生的！所以，学好化工热力学可以帮助我们培养正确的“节能减排”意识，从科学的层面节能减排，以减缓有效资源和有效能量的耗散速度。同时，化工热力学也是一门训练逻辑思维和演绎能力的课程。演绎法是化工热力学理论体系的基本科学方法，它主要以数学方法进行，这决定了化工热力学的数学公式纷繁复杂，理论概念严谨、抽象。但演绎法,“似至晦，实至明；似至繁，实至简；似至难，实至易”的特点又决定了化工热力学抽象复杂的背后是多快好省，是一门非常“聪明”的学科。
　　《化工热力学》课程特点
　　《化工热力学》课程由我国化工教育的一代宗师时钧院士亲手建立并授课，至今已有三十多年的教学历史。在时先生的引领下，兄弟院校纷纷设立此课程。在他直接教导下，本校该专业培养了多名有较高国际知名度的教授，有多达二十多位教授参与教学。高起点科研成果反哺教学，奠定了研究型教学的坚实基础。
　　主要内容编辑
　　应用热力学基本定律研究化工过程中能量的有效利用（见过程热力学分析）、各种热力学过程、相平衡和化学平衡，还研究与上述内容有关的基础数据，如物质的p－V－T关系和热化学数据。
　　对于与环境间既有能量传递又有物质传递的敞开系统，在计算物料进出系统前后物料的内能所发生的变化时，除了考虑热和功外，还须计入相应的动能和位能的变化，以及能量在系统中的积累。对于化工生产上经常遇到的定态流动过程（单位时间内出入系统的物料量相同，且不随时间而变化，系统中没有物质或能量的积累），第一定律可表达为：
　　ΔU+ΔEK+ΔEP=Q－W
　　或ΔH+ΔEK+ΔEP=Q－WS
　　式中ΔU、ΔEK和ΔEP分别为物料进出系统前后内能、动能和位能的变化；H为焓，H=U+pV，等于内能加上压力和体积的乘积；WS为轴功，指膨胀功以外的功，主要是与动力装置有关的功。
　　热力学第二定律的应用用以研究：①相平衡，在相平衡准则的基础上建立数学模型，将平衡时的温度、压力和各相组成关联起来，应用于传质分离过程的计算；②化学平衡，在化学平衡准则的基础上研究各种工艺条件（温度、压力、配料比等）对平衡转化率的影响，应用于反应过程的工艺计算，选择最佳工艺条件；③能量的有效利用，功可以完全转变为热，热转变为功则受到一定的*，为了节约能量，在可能条件下功的消耗越少越好。对化工过程所用的热能动力装置、传质设备和反应器等，都应该进行过程的热力学分析，从而采取措施以节约能耗，提高经济效益。
　　热力学第二定律的建立是从研究蒸汽机效率开始的。研究表明：在高温T1与低温T2两个热源间工作的任何热机（将热转变为功的机器，如蒸汽机）的热机效率η（从高温热源吸收的热中转变为功的分率），以工作过程为可逆过程（见热力学过程）的热机（即可逆热机）的效率ηr为最高，且ηr=(T1－T2）/T1。这种可逆热机的工作过程称为卡诺循环。这个规律称为卡诺定理，它是有效利用能量的依据。
　　上面的卡诺定理可以由此式导出。由于可逆过程是在平衡条件下进行的，因而热力学第二定律提供了一个判断是否达到平衡的普遍准则。应用于相变化和化学变化时，可导出更具体的相平衡准则和化学平衡准则。
　　