化工熱力學(xué)-第1章緒論-36-G

1、2021-7-412021-7-42測(cè)量溫度后，才開(kāi)啟熱力學(xué)的研究測(cè)量溫度后，才開(kāi)啟熱力學(xué)的研究2021-7-43熱力學(xué)定義：熱力學(xué)定義：n熱力學(xué)是研究能量、能量轉(zhuǎn)換以及與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)物性間熱力學(xué)是研究能量、能量轉(zhuǎn)換以及與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)物性間相互關(guān)系的科學(xué)相互關(guān)系的科學(xué)n原始含義原始含義：熱功相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律：熱功相互轉(zhuǎn)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(yīng)反應(yīng)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(jì)塔計(jì)算算反應(yīng)反應(yīng)器計(jì)器計(jì)算算精餾精餾塔計(jì)塔計(jì)算算換熱換熱器計(jì)器計(jì)算算反應(yīng)反應(yīng)速度速度計(jì)算計(jì)算傳質(zhì)傳質(zhì)計(jì)算計(jì)算流體流體力學(xué)力學(xué)計(jì)算計(jì)算傳熱傳熱計(jì)算計(jì)算相平相平衡計(jì)衡計(jì)算算反應(yīng)反應(yīng)平衡平衡計(jì)算計(jì)算熱平熱平衡計(jì)衡計(jì)算算物料物料平衡平衡計(jì)算計(jì)算露點(diǎn)露點(diǎn)泡點(diǎn)泡點(diǎn)計(jì)算計(jì)算全流程的最全流程的最佳化設(shè)計(jì)和佳化設(shè)計(jì)和控制控制表面表面張力張力計(jì)算計(jì)算導(dǎo)熱導(dǎo)熱系數(shù)

3、系數(shù)計(jì)算計(jì)算密度密度計(jì)算計(jì)算焓的焓的計(jì)算計(jì)算粘度粘度計(jì)算計(jì)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(qiáng)度性質(zhì)決定的！系統(tǒng)的狀態(tài)是由強(qiáng)度性質(zhì)決定的！摩爾性質(zhì)為強(qiáng)度性質(zhì)！摩爾性質(zhì)為強(qiáng)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(méi)有外界影響的條件下，體系的宏）平衡狀態(tài)：在沒(méi)有外界影響的條件

4、下，體系的宏觀狀態(tài)不隨時(shí)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(shí)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(xué)平衡熱平衡，力平衡，相平衡，化學(xué)平衡即溫度差，壓力差，化學(xué)位差均為零。即溫度差，壓力差，化學(xué)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(wú)關(guān)，僅取決于）狀態(tài)函數(shù)：與系統(tǒng)狀態(tài)變化的途徑無(wú)關(guān)，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(fù)始變化零狀態(tài)一定值一定，殊途同歸值變等，周而復(fù)始變化零循環(huán)過(guò)程：循環(huán)過(guò)程：H=0，U=0，V=0，

5、S體系體系= 0（當(dāng)然（當(dāng)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(guò)程、過(guò)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(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 對(duì)某一過(guò)程的描寫(xiě)：對(duì)某一過(guò)程的描寫(xiě)：初態(tài)初態(tài)終態(tài)終態(tài)路徑路徑（1 1）不可逆過(guò)程：一個(gè)單向過(guò)程發(fā)生之后一定）不可逆過(guò)程：一個(gè)單向過(guò)程發(fā)生之后一定留下一留下一些痕跡些痕跡，無(wú)論用何種方法也不能將此痕跡完全消除。，無(wú)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(guò)程過(guò)程皆是凡是自發(fā)過(guò)程過(guò)程皆是不可逆過(guò)程！不可逆過(guò)程?。? 2）可逆過(guò)程：可逆過(guò)程

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

7、：可逆過(guò)程的特點(diǎn)： （1 1）可逆過(guò)程是實(shí)際過(guò)程中只能趨近而永遠(yuǎn)不能實(shí)）可逆過(guò)程是實(shí)際過(guò)程中只能趨近而永遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)的理想過(guò)程。沒(méi)有摩擦，推動(dòng)力無(wú)限小現(xiàn)的理想過(guò)程。沒(méi)有摩擦，推動(dòng)力無(wú)限小, , 過(guò)程進(jìn)行過(guò)程進(jìn)行無(wú)限慢。無(wú)限慢。 （2 2）但它是熱力學(xué)中極為重要的概念，是作為實(shí)際）但它是熱力學(xué)中極為重要的概念，是作為實(shí)際過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換效果比較的標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換效果比較的標(biāo)準(zhǔn)。 若說(shuō)某體系效率為若說(shuō)某體系效率為80%80%，是指與可逆過(guò)程比。，是指與可逆過(guò)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(guò)程可逆過(guò)程+ +效率效率”模式來(lái)計(jì)算。模式來(lái)計(jì)算。（3 3）可逆過(guò)程是效率最高的過(guò)程。）可逆過(guò)程是效率最高的過(guò)程。 體系對(duì)外做最大功。體系對(duì)外做最大功。 體系對(duì)外吸收最小功。體系對(duì)外吸收最小功。（4 4）很多熱力學(xué)關(guān)系式是在可逆過(guò)程的前提下推導(dǎo)出來(lái)）很多熱力學(xué)關(guān)系式是在可逆過(guò)程的前提下推導(dǎo)出來(lái) 的。如：的。如：TdQdsrev （5）逆向進(jìn)行時(shí)，體系恢復(fù)始態(tài)，環(huán)境不留下任何痕跡。）逆向進(jìn)行時(shí)，體系恢復(fù)始態(tài)，環(huán)境不留下任何痕跡。 （即沒(méi)有功熱得失及狀態(tài)變化）（即沒(méi)有功熱得失及狀態(tài)變化）不可逆過(guò)程的特點(diǎn)：不可逆過(guò)程的特點(diǎn)：有摩擦，過(guò)程進(jìn)行有一定速度有摩擦，過(guò)程進(jìn)行有一定速度; ;體系內(nèi)部不均勻（有擾動(dòng)，渦流等現(xiàn)象）體系內(nèi)部不均勻