化工熱力學第三章

化工熱力學第三章一、熱力學基本概念回顧熱力學是研究能量轉化和傳遞過程的科學，是化學工程領域重要的基礎學科。在熱力學中，有一些基本概念非常重要，本章將回顧這些基本概念，為后續(xù)的研究打下基礎。1.系統(tǒng)與環(huán)境在熱力學中，將研究對象稱為“系統(tǒng)”，而與系統(tǒng)發(fā)生能量交換的周圍部分稱為“環(huán)境”。系統(tǒng)和環(huán)境在界面處通過傳熱、傳質(zhì)和傳動量相互作用。2.狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)是用來描述系統(tǒng)所處狀態(tài)的函數(shù)，它不依賴于系統(tǒng)的歷史過程，只與系統(tǒng)的初始狀態(tài)和終態(tài)有關。常見的狀態(tài)函數(shù)有壓力、體積、溫度、摩爾數(shù)等。3.狀態(tài)方程狀態(tài)方程是用來描述系統(tǒng)各個狀態(tài)函數(shù)間的關系的方程。根據(jù)狀態(tài)方程，我們可以通過知道系統(tǒng)的某些狀態(tài)函數(shù)值來求解其他狀態(tài)函數(shù)的值。4.內(nèi)能與焓內(nèi)能是描述系統(tǒng)的能量狀態(tài)的一個重要函數(shù)，它由系統(tǒng)的各種微觀粒子的能量所組成。焓是指在恒定壓力下系統(tǒng)的儲熱性質(zhì)，它等于系統(tǒng)的內(nèi)能加上恒定壓力乘以系統(tǒng)的體積。二、熱力學第一定律熱力學第一定律是能量守恒的表述，它規(guī)定了能量在系統(tǒng)與環(huán)境之間的轉化與傳遞過程。根據(jù)熱力學第一定律，系統(tǒng)的能量變化等于系統(tǒng)所吸收熱量與對外做功的代數(shù)和。1.等焓過程在等焓過程中，系統(tǒng)的焓保持不變，即系統(tǒng)吸收的熱量等于對外做的功（正負號取決于系統(tǒng)吸熱還是放熱）。等焓過程常見的有恒壓容器內(nèi)的物質(zhì)變化。2.絕熱過程在絕熱過程中，系統(tǒng)與環(huán)境之間不發(fā)生熱量交換。因此，絕熱過程中系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于對外做的功。絕熱過程常見的有恒容容器內(nèi)的物質(zhì)變化。3.等溫過程在等溫過程中，系統(tǒng)的溫度保持不變，即系統(tǒng)吸收的熱量等于對外做的功（正負號取決于系統(tǒng)吸熱還是放熱）。等溫過程常見的有在恒溫水浴中對試樣的加熱。三、熱力學第二定律熱力學第二定律是關于熱力學過程方向的定律，它規(guī)定了熱力學過程發(fā)生的方向。根據(jù)熱力學第二定律，熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。1.熱力學溫度熱力學溫度是描述物體熱平衡狀態(tài)的物理量，它是由熱力學第二定律所確定的。根據(jù)熱力學溫度，我們可以比較不同物體的溫度高低。2.熱力學熵熱力學熵是描述系統(tǒng)無序程度的物理量，它是由熱力學第二定律所確定的。熵增原理指出，系統(tǒng)的熵永遠不會減小，只能增加或保持不變。3.卡諾熱機卡諾熱機是一種理想化的熱機模型，它能夠以最高效率將熱量轉化為功?？ㄖZ熱機的效率只取決于高溫熱源和低溫熱源的溫度差異?？偨Y在本章中，我們回顧了化工熱力學的基本概念。了解系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)函數(shù)、狀態(tài)方程、內(nèi)能與焓等基本概念可以幫助我們理解能量的轉化和傳遞過程。同時，熱力學第一定律和熱力學第二定律是熱力學的基