《化工熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《化工熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱

課程名稱化工熱力學(xué)英文名稱ChemicalEngineeringThermodynamics課程編碼180520013課程類型專業(yè)必修課程課程級(jí)別專業(yè)課程學(xué)分?jǐn)?shù)3先修課程高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)48其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0其中實(shí)踐學(xué)時(shí)0適用范圍化學(xué)工程與工藝專業(yè)（4年制）制定單位化學(xué)化工學(xué)院

一、教學(xué)大綱說(shuō)明（一）課程的性質(zhì)、地位、作用和任務(wù)化工熱力學(xué)是化學(xué)工程的重要分支和基礎(chǔ)學(xué)科，是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課?；崃W(xué)的原理和應(yīng)用知識(shí)是從事化工過(guò)程的研究、開發(fā)以及設(shè)計(jì)等方面工作必不可少的重要理論基礎(chǔ)，是一門理論性與工程應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程?；崃W(xué)是運(yùn)用經(jīng)典熱力學(xué)的原理，結(jié)合反映系統(tǒng)特征的模型，解決化工過(guò)程中熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算和預(yù)測(cè)、相平衡和化學(xué)平衡計(jì)算、能量的有效利用等實(shí)際問(wèn)題。

化工熱力學(xué)的任務(wù)是通過(guò)課程教學(xué)，使學(xué)生掌握流體的熱力學(xué)性質(zhì)概念、計(jì)算方法及其應(yīng)用；掌握溶液的性質(zhì)，會(huì)用溶液理論及狀態(tài)方程計(jì)算流體相平衡，并以狀態(tài)方程、流體熱力學(xué)性質(zhì)、液相活度系數(shù)及流體相平衡計(jì)算為重點(diǎn)內(nèi)容，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和解決化工過(guò)程的實(shí)際問(wèn)題打下牢固的基礎(chǔ)。（二）課程教學(xué)目標(biāo)及其與本專業(yè)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求內(nèi)涵觀測(cè)點(diǎn)課程目標(biāo)1．能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題。1-2能針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)或過(guò)程建立或運(yùn)用合適的數(shù)學(xué)模型，并利用恰當(dāng)?shù)臈l件求解。能針對(duì)化工過(guò)程以及開放和封閉系統(tǒng)，運(yùn)用化工熱力學(xué)基本知識(shí)，選擇和運(yùn)用流體物性及熱力學(xué)性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型，并利用恰當(dāng)?shù)臈l件求解。1-3

能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析、判別化工專業(yè)工程的極限、優(yōu)化等問(wèn)題。能夠?qū)⒒崃W(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于分析、判別化學(xué)反應(yīng)的極限、能量?jī)?yōu)化等問(wèn)題。1-4

能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題解決方案的比較和綜合。能夠?qū)⒒崃W(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法，用于化學(xué)反應(yīng)平衡、熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算以及能量綜合利用等工程問(wèn)題，并對(duì)解決方案進(jìn)行比較和綜合。2．能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。2-1能應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別和判斷復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。能應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和化工熱力學(xué)的基本原理，識(shí)別和判斷化工過(guò)程中涉及能量的有效利用、各種熱力學(xué)過(guò)程、相平衡和化學(xué)平衡等問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2-2能基于數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)復(fù)雜工程問(wèn)題。能基于數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和化工熱力學(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)模型方法，正確表達(dá)化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)、能量的有效利用和平衡過(guò)程的復(fù)雜工程問(wèn)題。（三）課程教學(xué)方法與手段本課程采用老師課堂講授與小組課堂討論、小測(cè)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式，課堂講授為多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合的講授方式，注重化工熱力學(xué)基本理論的講述及理論在化工過(guò)程中的應(yīng)用。課堂討論為基于課程內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)分組展開分析和討論，同時(shí)輔以課堂上講解例題和作業(yè)、課后布置習(xí)題作業(yè)的手段。（四）課程與其它課程的聯(lián)系物理化學(xué)是化工熱力學(xué)的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)本課程還需要高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、化工原理等課程的有關(guān)知識(shí)。本課程是化工設(shè)計(jì)、化學(xué)過(guò)程與設(shè)備、化工分離過(guò)程與設(shè)備、化工過(guò)程控制和畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。（五）教材與教學(xué)參考書教學(xué)參考書：1、馮新，《化工熱力學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2019年3月第二版2、馬沛生，《化工熱力學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2011年7月第二版3、J.R.Smith著，江振西改編，《化工熱力學(xué)導(dǎo)論》，化學(xué)工業(yè)出版社，2014年8月4、陳鐘秀，顧飛燕，《化工熱力學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社,2011年7月第三版5、陳新志等，《化工熱力學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社,2015年9月第四版

二、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第一章緒論教學(xué)要求：了解化工熱力學(xué)的主要內(nèi)容、研究方法、發(fā)展歷史及在化工過(guò)程中的重要性，明確本課程的教學(xué)目標(biāo)與要求。教學(xué)內(nèi)容：1.化工熱力學(xué)的基本概念，研究范圍和研究方法；2.化工熱力學(xué)在化學(xué)工程中的應(yīng)用情況。重點(diǎn)：化工熱力學(xué)的基本概念。難點(diǎn)：熱力學(xué)系統(tǒng)與環(huán)境。

第二章流體的p-V-T關(guān)系教學(xué)要求：掌握描述流體的p-V-T關(guān)系的狀態(tài)方程、對(duì)比態(tài)原理。掌握臨界參數(shù)、偏心因子、壓縮因子等概念。教學(xué)內(nèi)容：1.純物質(zhì)的P-V-T相圖；2.維里方程及其應(yīng)用；3.立方型狀態(tài)方程計(jì)算氣體和液體純物質(zhì)及混合物的摩爾體積，多參數(shù)狀態(tài)方程在化工過(guò)程中的應(yīng)用；4.對(duì)比態(tài)原理、偏心因子及三參數(shù)普遍化關(guān)系。重點(diǎn)：維里方程、PR方程，偏心因子為第三參數(shù)的普遍化法。難點(diǎn)：P-V圖、P-T圖上點(diǎn)線面的關(guān)系，各種狀態(tài)方程的特點(diǎn)，對(duì)比態(tài)原理的理解。根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的計(jì)算方法。

第三章

單組元流體及其過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)教學(xué)要求：運(yùn)用狀態(tài)方程和普遍化關(guān)系式來(lái)計(jì)算能滿足工程需要的純流體及其相變的焓、熵等熱力學(xué)性質(zhì)。掌握熱力學(xué)圖表的使用方法。教學(xué)內(nèi)容：1.熱力學(xué)基本方程及熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)系；2.

焓變和熵變的計(jì)算；3.Antoine方程計(jì)算飽和蒸汽壓。4.兩相純物質(zhì)性質(zhì)的計(jì)算方法；5.工程常用熱力學(xué)圖表的使用方法。重點(diǎn)：流體的焓、熵等熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算，剩余性質(zhì)的概念與計(jì)算。難點(diǎn)：流體的焓、熵等熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算。

第四章

熱力學(xué)基本定律及其應(yīng)用教學(xué)要求：掌握熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律在化工過(guò)程中的應(yīng)用；掌握理想功分析方法分析化工工程能量利用情況；掌握.蒸汽動(dòng)力循環(huán)的計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容：1.熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律及應(yīng)用；2.理想功及熱力學(xué)效率；3.氣體的壓縮和膨脹；4.蒸汽動(dòng)力循環(huán)的計(jì)算。重點(diǎn)：穩(wěn)定流動(dòng)體系能量平衡方程、理想功計(jì)算、蒸汽動(dòng)力循環(huán)。難點(diǎn)：熵平衡、蒸汽動(dòng)力循環(huán)。

第五章

均相混合物熱力學(xué)性質(zhì)教學(xué)要求：掌握偏摩爾性質(zhì)、化學(xué)位、逸度、混合性質(zhì)變化、超額性質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)等概念。掌握均相流體混合物熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)系式，活度系數(shù)關(guān)系式，逸度和逸度系數(shù)計(jì)算方法。教學(xué)內(nèi)容：1.變組成的熱力學(xué)關(guān)系；2.偏摩爾性質(zhì)；3.

逸度和逸度系數(shù)；4.理想混合物；5.活度與活度系數(shù)；6.混合過(guò)程性質(zhì)變化；7.活度系數(shù)模型。。重點(diǎn)：偏摩爾性質(zhì)的定義和Gibbs-Duhem方程推導(dǎo)偏摩爾性質(zhì)與混合物性質(zhì)間的關(guān)系。逸度系數(shù)的計(jì)算。難點(diǎn)：摩爾性質(zhì)、超額性質(zhì)、流體混合物熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)系式。

第六章

相平衡教學(xué)要求：掌握含共沸物的相圖；液相活度系數(shù)法、狀態(tài)方程法計(jì)算互溶體系的汽-液平衡；了解氣-液平衡、液-液平衡等流體相平衡。教學(xué)內(nèi)容：1.相平衡基礎(chǔ)；2.互溶體系的汽液平衡關(guān)系式；3.中低壓下汽液平衡關(guān)系式。重點(diǎn)：液相活度系數(shù)計(jì)算互溶系的汽-液平衡。難點(diǎn)：汽-液平衡計(jì)算。

三、學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容其中：各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配

章節(jié)主要內(nèi)容學(xué)時(shí)分配講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題實(shí)踐在線學(xué)習(xí)其它支撐課程教學(xué)目標(biāo)第一章熱力學(xué)基本概念22

1,2,3第二章流體的p-V-T關(guān)系87

1

1,2,3第三章單組元流體及其過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)108

11

1,2,3第四章熱力學(xué)基本定律及其應(yīng)用1210

11

2,3,4,5第五章均相混合物熱力學(xué)性質(zhì)109

1

1,2,3第六章相平衡66

4,5合計(jì)4842

24

四、課程考核（一）課程考核方式本課程為考試課程，考核成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)包括課堂表現(xiàn)、隨堂測(cè)驗(yàn)和課程作業(yè)；期末考試以筆試完成。過(guò)程考核根據(jù)考核內(nèi)容采用百分制。不同考核方式的具體分值分配如下表所示：考核方式考核要求考核權(quán)重（%）合計(jì)平時(shí)成績(jī)課堂表現(xiàn)參與全部課程預(yù)習(xí)和課堂教學(xué)活動(dòng)為100分，因事假和病假未參與課堂活動(dòng)需出示假條，病假不扣分，事假一次扣5分，遲到一次扣10分，曠課一次扣20分，1/3沒有參與課堂活動(dòng)則不能參加考核。1040隨堂測(cè)驗(yàn)課堂測(cè)驗(yàn)可采用主觀題或客觀題，不得少于5次。每次隨堂討論滿分為100分，按測(cè)驗(yàn)正確度、討論參與度、深度和廣度打分，最終成績(jī)采用平均分。15課堂作業(yè)每次作業(yè)滿分為100分，按完成度、正確度和整潔度打分，抄襲為0分，并明確對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)點(diǎn)，最終成績(jī)采用平均分。15期末考試成績(jī)滿分為100分，按實(shí)際考試成績(jī)?cè)u(píng)定60合計(jì)100

（二）課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與評(píng)價(jià)方式課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與評(píng)價(jià)方式如下表所示。課程目標(biāo)考核內(nèi)容評(píng)價(jià)方式1.

能針對(duì)化工過(guò)程以及開放和封閉系統(tǒng)，運(yùn)用化工熱力學(xué)基本知識(shí)，選擇和運(yùn)用流體物性及熱力學(xué)性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型，并利用恰當(dāng)?shù)臈l件求解。支撐畢業(yè)要求1內(nèi)涵觀測(cè)點(diǎn)1-21.流體的pVT關(guān)系及狀態(tài)方程。2.純流體的熱力學(xué)性質(zhì)。3.均相混合物的熱力學(xué)性質(zhì)。隨堂測(cè)試、課程作業(yè)、期末考試2.

能夠?qū)⒒崃W(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于分析、判別化學(xué)反應(yīng)的極限、能量?jī)?yōu)化等問(wèn)題。支撐畢業(yè)要1內(nèi)涵觀測(cè)點(diǎn)1-31.流體的pVT關(guān)系及狀態(tài)方程。2.純流體的熱力學(xué)性質(zhì)。3.均相混合物的熱力學(xué)性質(zhì)。4.熱力學(xué)第一、第二定律。隨堂測(cè)試、課程作業(yè)、期末考試3.

能夠?qū)⒒崃W(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法，用于化學(xué)反應(yīng)平衡、熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算以及能量綜合利用等工程問(wèn)題，并對(duì)解決方案進(jìn)行比較和綜合。支撐畢業(yè)要求1內(nèi)涵觀測(cè)點(diǎn)1-41.流體的pVT關(guān)系及狀態(tài)方程。2.純流體的熱力學(xué)性質(zhì)。3.均相混合物的熱力學(xué)性質(zhì)。4.熱力學(xué)第一、第二定律。隨堂測(cè)試、課程作業(yè)、期末考試4.

能應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和化工熱力學(xué)的基本原理，識(shí)別和判斷化工過(guò)程中涉及能量的有效利用、各種熱力學(xué)過(guò)程、相平衡和化學(xué)平衡等問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。支撐畢業(yè)要求2內(nèi)涵觀測(cè)點(diǎn)2-11.熱力學(xué)第一定律在化工中的應(yīng)用。2.熱力學(xué)第二定律在化工中的應(yīng)用。3.典型化工過(guò)程的熱力學(xué)分析。4.相平衡的計(jì)算。隨堂測(cè)試、課程作業(yè)、期末考試5.

能基于數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和化工熱力學(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)模型方法，正確表達(dá)化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)、能量的有效利用和平衡過(guò)程的復(fù)雜工程問(wèn)題。。支撐畢業(yè)要求2內(nèi)涵觀測(cè)點(diǎn)2-21.熱力學(xué)第一定律在化工中的應(yīng)用。2.熱力學(xué)第二定律在化工中的應(yīng)用。3.典型化工過(guò)程的熱力學(xué)分析。4.相平衡的計(jì)算。隨堂測(cè)試、課程作業(yè)、期末考試

考核方式對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)的支撐關(guān)系如下表所示：課程教學(xué)目標(biāo)課程目標(biāo)在各考核方式中的比例課程目標(biāo)占總成績(jī)比例課堂表現(xiàn)隨堂測(cè)驗(yàn)課程作業(yè)期末考核1、能針對(duì)化工過(guò)程以及開放和封閉系統(tǒng)，運(yùn)用化工熱力學(xué)基本知識(shí)，選擇和運(yùn)用流體物性及熱力學(xué)性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型，并利用恰當(dāng)?shù)臈l件求解。20%40%20%25%26%2、能夠?qū)⒒崃W(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于分析、判別化學(xué)反應(yīng)的極限、能量?jī)?yōu)化等問(wèn)題。20%10%20%20%18.5%3、能夠?qū)⒒崃W(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法，用于化學(xué)反應(yīng)平衡、熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算以及能量綜合利用等工程問(wèn)題，并對(duì)解決方案進(jìn)行比較和綜合。20%20%20%20%20%4、能應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和化工熱力學(xué)的基本原理，識(shí)別和判斷化工過(guò)程中涉及能量的有效利用、各種熱力學(xué)過(guò)程、相平衡和化學(xué)平衡等問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。20%10%20%15%15.5%5、能基于數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和化工熱力學(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)模型方法，正確表達(dá)化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)、能量的有效利用和平衡過(guò)程的復(fù)雜工程問(wèn)題。20%20%20%20%20%考核方式占總成績(jī)比例10%15%15%60%100%注：在執(zhí)行過(guò)程中，課程目標(biāo)在各考核方式中的比例可以浮動(dòng)8%。

（三）過(guò)程考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.課堂表現(xiàn)參與全部課程預(yù)習(xí)和課堂教學(xué)活動(dòng)為100分，因事假和病假未參與課堂活動(dòng)需出示假條，病假不扣分，事假一次扣5分，遲到一次扣10分，曠課一次扣20分，1/3沒有參與課堂活動(dòng)則不能參加考核。2.隨堂測(cè)驗(yàn)隨堂測(cè)驗(yàn)一般進(jìn)行10-20分鐘，對(duì)課堂講授知識(shí)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，重點(diǎn)測(cè)驗(yàn)學(xué)生對(duì)一些基本概念、基本理論、基本公式等理解和掌握的程度。一般自備測(cè)驗(yàn)用紙張，要求手寫完成（或者線上作答）；隨堂測(cè)驗(yàn)成績(jī)由多個(gè)單次測(cè)驗(yàn)成績(jī)通過(guò)數(shù)值算法確定。對(duì)于單次測(cè)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，若測(cè)驗(yàn)內(nèi)容有標(biāo)準(zhǔn)答案，則按標(biāo)準(zhǔn)答案評(píng)定；若測(cè)驗(yàn)內(nèi)容以論述性為主的主觀題，則評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下表所示：優(yōu)（85-100分）良（75-84分）中（65-74分）及格（60-64分）不及格（0-59分）1.概念清晰；2.理解正確；3.答題準(zhǔn)確；4.及時(shí)提交。在滿分標(biāo)準(zhǔn)1-3條中有2項(xiàng)或者以上只達(dá)到較好水平；及時(shí)提交。在滿分標(biāo)準(zhǔn)1-3條中有2項(xiàng)或者以下只達(dá)到基本合格。及時(shí)提交。在滿分標(biāo)準(zhǔn)1-3條中有1項(xiàng)不合格。在滿分標(biāo)準(zhǔn)1-3條中有2項(xiàng)或者以上不合格。備注：①較好水平：知識(shí)方面不存在錯(cuò)誤，有少量不完整的情況；其它方面存在少量不足；②基本合格：知識(shí)方面存在少量錯(cuò)誤；其它方面存在少量不足；③不合格：知識(shí)方面存在明顯錯(cuò)誤；其它方面存在大量不足。3.課程作業(yè)課程作業(yè)一般課后進(jìn)行，是對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的深入學(xué)習(xí)和擴(kuò)展，重點(diǎn)是基本理論、基本方程等的應(yīng)用。一般自備作業(yè)用紙張，要求手寫完成或線上提交；課程作業(yè)成績(jī)由多個(gè)單次作業(yè)成績(jī)通過(guò)數(shù)值算法確定；單次作業(yè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下表所示：優(yōu)（85-100分）良（75-84分）中（65-74分）及格（60-64分）不及格（0-59分）1.概念清晰；2.原理引用正確；3.公式引用正確；4.邏輯分析思路清晰；5.結(jié)論可靠；6.及時(shí)提交。在滿分標(biāo)準(zhǔn)1-5條中有3項(xiàng)或者以上只達(dá)到較好水平；及時(shí)提交。在滿分標(biāo)準(zhǔn)1-5條中有3項(xiàng)或者以下只達(dá)到基本合格；及時(shí)提交。在滿分標(biāo)準(zhǔn)1-5條