化工熱力學-第1章緒論-36-G

1、2021-7-412021-7-42測量溫度后，才開啟熱力學的研究測量溫度后，才開啟熱力學的研究2021-7-43熱力學定義：熱力學定義：n熱力學是研究能量、能量轉換以及與能量轉換有關物性間熱力學是研究能量、能量轉換以及與能量轉換有關物性間相互關系的科學相互關系的科學n原始含義原始含義：熱功相互轉化的規(guī)律：熱功相互轉化的規(guī)律2021-7-442021-7-452021-7-46 2021-7-47 2021-7-482021-7-492021-7-410 2021-7-4112021-7-4122021-7-413 2021-7-414 2021-7-415 2021-7-416p 第二定律第

2、二定律( (Second law of thermodynamics): :(S)(S)2021-7-4172021-7-4182021-7-419202021-7-421吸收吸收系統(tǒng)系統(tǒng)模擬模擬反應反應系統(tǒng)系統(tǒng)模擬模擬精餾精餾系統(tǒng)系統(tǒng)模擬模擬吸收吸收塔計塔計算算反應反應器計器計算算精餾精餾塔計塔計算算換熱換熱器計器計算算反應反應速度速度計算計算傳質(zhì)傳質(zhì)計算計算流體流體力學力學計算計算傳熱傳熱計算計算相平相平衡計衡計算算反應反應平衡平衡計算計算熱平熱平衡計衡計算算物料物料平衡平衡計算計算露點露點泡點泡點計算計算全流程的最全流程的最佳化設計和佳化設計和控制控制表面表面張力張力計算計算導熱導熱系數(shù)

3、系數(shù)計算計算密度密度計算計算焓的焓的計算計算粘度粘度計算計算2021-7-422i2021-7-4232021-7-424EOS 和gi 2021-7-4252021-7-426,iiiiiM Gi fa rvssiiiiiipyprx2021-7-427環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)系統(tǒng)28系統(tǒng)的狀態(tài)是由強度性質(zhì)決定的！系統(tǒng)的狀態(tài)是由強度性質(zhì)決定的！摩爾性質(zhì)為強度性質(zhì)！摩爾性質(zhì)為強度性質(zhì)！重要重要! !293 3、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù) （1 1）狀態(tài)：某一瞬間體系呈現(xiàn)的宏觀狀況。）狀態(tài)：某一瞬間體系呈現(xiàn)的宏觀狀況。 （2 2）平衡狀態(tài)：在沒有外界影響的條件下，體系的宏）平衡狀態(tài)：在沒有外界影響的條件

4、下，體系的宏觀狀態(tài)不隨時間而改變，即系統(tǒng)與環(huán)境之間凈流為零。觀狀態(tài)不隨時間而改變，即系統(tǒng)與環(huán)境之間凈流為零。熱平衡，力平衡，相平衡，化學平衡熱平衡，力平衡，相平衡，化學平衡即溫度差，壓力差，化學位差均為零。即溫度差，壓力差，化學位差均為零。30（3）狀態(tài)函數(shù)：與系統(tǒng)狀態(tài)變化的途徑無關，僅取決于）狀態(tài)函數(shù)：與系統(tǒng)狀態(tài)變化的途徑無關，僅取決于初態(tài)和終態(tài)的量。常用的狀態(tài)函數(shù)初態(tài)和終態(tài)的量。常用的狀態(tài)函數(shù) 有有P，V，T，U，H，S，A，G M狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù) 0dM狀態(tài)一定值一定，殊途同歸值變等，周而復始變化零狀態(tài)一定值一定，殊途同歸值變等，周而復始變化零循環(huán)過程：循環(huán)過程：H=0，U=0，V=0，

5、S體系體系= 0（當然（當然S總總0)狀態(tài)狀態(tài)1 1 狀態(tài)狀態(tài)2 2 狀態(tài)狀態(tài)3 34 4、過程、過程 指體系自指體系自一平衡狀態(tài)一平衡狀態(tài)到到另一平衡狀態(tài)另一平衡狀態(tài)的轉換的轉換 對某一過程的描寫：對某一過程的描寫：初態(tài)初態(tài)終態(tài)終態(tài)路徑路徑（1 1）不可逆過程：一個單向過程發(fā)生之后一定）不可逆過程：一個單向過程發(fā)生之后一定留下一留下一些痕跡些痕跡，無論用何種方法也不能將此痕跡完全消除。，無論用何種方法也不能將此痕跡完全消除。 如：爆炸、節(jié)流、氣體向真空自由膨脹等。如：爆炸、節(jié)流、氣體向真空自由膨脹等。凡是自發(fā)過程過程皆是凡是自發(fā)過程過程皆是不可逆過程！不可逆過程?。? 2）可逆過程：可逆過程

6、：當體系完成某一過程后，如果）可逆過程：可逆過程：當體系完成某一過程后，如果令過程逆行而能使過程中所涉及的一切令過程逆行而能使過程中所涉及的一切( (體系及環(huán)境體系及環(huán)境) )都回復都回復到原始狀態(tài)而不留下任何變化，則此過程稱為可逆過程到原始狀態(tài)而不留下任何變化，則此過程稱為可逆過程無限小的沙子。拿走一粒無限小的沙無限小的沙子。拿走一粒無限小的沙子，子，dP減少無限小，推動力無限小，可以減少無限小，推動力無限小，可以忽略不計。忽略不計。帶活塞的氣缸帶活塞的氣缸若是可逆過程，推動力需為無限小近，若是可逆過程，推動力需為無限小近，體系始終無限接近平衡狀態(tài)。體系始終無限接近平衡狀態(tài)。 可逆過程的特點

7、：可逆過程的特點： （1 1）可逆過程是實際過程中只能趨近而永遠不能實）可逆過程是實際過程中只能趨近而永遠不能實現(xiàn)的理想過程。沒有摩擦，推動力無限小現(xiàn)的理想過程。沒有摩擦，推動力無限小, , 過程進行過程進行無限慢。無限慢。 （2 2）但它是熱力學中極為重要的概念，是作為實際）但它是熱力學中極為重要的概念，是作為實際過程中能量轉換效果比較的標準。過程中能量轉換效果比較的標準。 若說某體系效率為若說某體系效率為80%80%，是指與可逆過程比。，是指與可逆過程比。 但爆炸、節(jié)流、氣體向真空自由膨脹等不能但爆炸、節(jié)流、氣體向真空自由膨脹等不能用用“可逆過程可逆過程+ +效率效率”模式來計算。模式來計算。（3 3）可逆過程是效率最高的過程。）可逆過程是效率最高的過程。 體系對外做最大功。體系對外做最大功。 體系對外吸收最小功。體系對外吸收最小功。（4 4）很多熱力學關系式是在可逆過程的前提下推導出來）很多熱力學關系式是在可逆過程的前提下推導出來 的。如：的。如：TdQdsrev （5）逆向進行時，體系恢復始態(tài)，環(huán)境不留下任何痕跡。）逆向進行時，體系恢復始態(tài)，環(huán)境不留下任何痕跡。 （即沒有功熱得失及狀態(tài)變化）（即沒有功熱得失及狀態(tài)變化）不可逆過程的特點：不可逆過程的特點：有摩擦，過程進行有一定速度有摩擦，過程進行有一定速度; ;體系內(nèi)部不均勻（有擾動，渦流等現(xiàn)象）體系內(nèi)部不均勻