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第1章 绪论1

1.1化工热力学的地位和作用1

1.2化工热力学研究的主要内容、方法与局限性2

1.2.1化工热力学研究的主要内容2

1.2.2化工热力学研究的主要方法2

1.2.3化工热力学的局限性5

1.3化工热力学在化工研究与开发中的重要应用5

1.4如何学好化工热力学6

1.5热力学基本概念7

习题8

第2章 流体的p-V-T关系10

2.1纯物质的p-V-T关系10

2.2流体的状态方程12

2.2.1立方型状态方程12

2.2.2多参数状态方程18

2.3对应态原理及其应用21

2.3.1对应态原理21

2.3.2三参数对应态原理22

2.3.3普遍化状态方程24

2.4流体的蒸气压、蒸发焓和蒸发熵27

2.4.1蒸气压27

2.4.2蒸发焓和蒸发熵28

2.5混合规则与混合物的p-V-T关系29

2.5.1混合规则29

2.5.2混合物的状态方程30

2.6液体的P-V-T关系34

2.6.1液体状态方程34

2.6.2普遍化关联式35

习题36

第3章 纯物质（流体）的热力学性质与计算39

3.1热力学性质间的关系39

3.1.1热力学基本方程39

3.1.2点函数间的数学关系39

3.1.3 Maxwell关系式40

3.1.4 Maxwell关系式的应用41

3.2单相系统的热力学性质42

3.3用剩余性质计算系统的热力学性质44

3.4用状态方程计算热力学性质46

3.5气体热力学性质的普遍化关系48

3.5.1普遍化Virial系数法48

3.5.2普遍化压缩因子法49

3.6纯组分的逸度与逸度系数57

3.6.1逸度和逸度系数的定义57

3.6.2纯气体逸度（系数）的计算58

3.6.3温度和压力对逸度的影响61

3.6.4纯液体的逸度62

3.7纯物质的饱和热力学性质计算62

3.7.1纯组分的气液平衡原理62

3.7.2饱和热力学性质计算63

3.8纯组分两相系统的热力学性质及热力学图表64

3.8.1纯组分两相系统热力学性质64

3.8.2热力学性质图表65

3.8.3热力学性质图表制作原理68

习题69

第4章 溶液热力学基础72

4.1可变组成系统的热力学关系72

4.2偏摩尔性质73

4.3 Gibbs-Duhem方程78

4.4混合物组分的逸度和逸度系数80

4.4.1混合物逸度与逸度系数的计算方法80

4.4.2混合物逸度与组分逸度之间的关系83

4.4.3组分逸度与温度、压力间的关系88

4.5理想溶液89

4.5.1理想溶液与标准态89

4.5.2理想溶液的特征90

4.5.3理想溶液标准态之间的关系92

4.6混合过程性质变化、体积效应与热效应92

4.6.1混合体积效应92

4.6.2混合热效应93

4.7过量性质与活度系数95

4.8液体混合物中组分活度系数的测定方法97

4.8.1气液平衡法97

4.8.2 Gibbs-Duhem方程法97

4.8.3溶剂与溶质的活度系数98

4.8.4溶剂与溶质的活度系数测定法100

4.9活度系数模型101

4.9.1正规溶液与Scatchard-Hildebrand活度系数方程102

4.9.2无热溶液与Flory-Huggins方程102

4.9.3 Wohl方程103

4.9.4基于局部组成概念的活度系数方程104

习题113

第5章 相平衡热力学117

5.1平衡性质与判据117

5.2相律与Gibbs-Duhem方程118

5.3二元汽液平衡相图119

5.4汽液相平衡类型及计算类型122

5.4.1汽液相平衡类型123

5.4.2汽液相平衡计算的准则与方法123

5.4.3气液平衡过程135

5.5由实验数据计算活度系数模型参数138

5.6汽液相平衡实验数据的热力学一致性校验141

5.6.1等温二元汽液平衡数据热力学一致性校验142

5.6.2等压二元汽液平衡数据热力学一致性校验143

5.7共存方程与稳定性144

5.7.1溶液相分离的热力学条件144

5.7.2液液平衡相图及类型146

5.8液液相平衡关系与计算类型148

5.8.1液液相平衡准则148

5.8.2二元系液液平衡的计算148

5.8.3三元系液液平衡的计算148

5.9固液相平衡关系及计算类型151

5.10含超临界组分的气液相平衡153

习题157

第6章 热力学第一定律及其工程应用162

6.1敞开系统热力学第一定律162

6.1.1封闭系统的能量平衡162

6.1.2敞开系统的能量平衡163

6.2稳定流动过程与可逆过程164

6.2.1稳定流动过程164

6.2.2可逆过程166

6.3轴功的计算167

6.3.1可逆轴功167

6.3.2气体压缩及膨胀过程热力学分析168

6.3.3节流膨胀169

6.3.4等熵膨胀170

6.3.5膨胀过程中的温度效应171

6.4喷管的热力学基础173

6.4.1等熵流动的基本特征173

6.4.2气体的流速与临界速度174

6.5喷射器177

习题180

第7章 热力学第二定律及其工程应用182

7.1热力学第二定律的表述方法182

7.1.1可逆过程与不可逆过程183

7.1.2熵183

7.1.3热源熵变与功源熵变183

7.2熵平衡方程184

7.2.1封闭系统的熵平衡方程184

7.2.2敞开系统的熵平衡方程185

7.3热机效率186

7.4理想功、损耗功与热力学效率187

7.4.1理想功187

7.4.2稳定流动过程理想功187

7.4.3损耗功189

7.4.4热力学效率190

7.5熵分析法在化工单元过程中的应用192

7.5.1传热过程192

7.5.2混合与分离过程193

7.6有效能及其计算方法195

7.6.1有效能的概念195

7.6.2有效能的组成196

7.6.3有效能的计算197

7.6.4无效能202

7.7有效能平衡方程与有效能损失203

7.7.1有效能平衡方程203

7.7.2有效能损失203

7.8化工过程能量分析及合理用能准则204

7.8.1能量平衡法204

7.8.2有效能分析法207

7.8.3合理用能准则210

习题211

第8章 蒸汽动力循环与制冷循环213

8.1蒸汽动力循环——Rankine循环过程分析213

8.1.1 Rankine循环213

8.1.2 Rankine循环的改进217

8.2内燃机热力过程分析220

8.2.1定容加热循环220

8.2.2定压加热循环221

8.3燃气轮机过程分析222

8.4制冷循环原理与蒸汽压缩制冷过程分析223

8.4.1逆Carnot循环223

8.4.2蒸汽压缩制冷循环225

8.5其他制冷循环226

8.5.1蒸汽喷射制冷226

8.5.2吸收制冷227

8.6热泵及其应用228

8.7深冷循环与气体液化229

8.7.1 Linde-Hampson系统工作原理230

8.7.2系统的液化率及压缩功耗230

习题232

第9章 化学反应平衡234

9.1反应进度与化学反应计量学234

9.2化学反应平衡常数及其计算237

9.2.1化学反应平衡的判据237

9.2.2标准自由焓变化与反应平衡常数237

9.2.3平衡常数的估算239

9.3温度对平衡常数的影响241

9.4平衡常数与组成的关系242

9.4.1气相反应243

9.4.2液相反应245

9.4.3非均相化学反应247

9.5单一反应平衡转化率的计算248

9.6反应系统的相律和Duhem理论250

9.7复杂化学反应平衡的计算251

9.7.1以反应进度为变量的计算方法252

9.7.2 Gibbs自由焓最小原理的计算方法252

习题253

第10章 界面吸附过程热力学256

10.1界面现象的热力学基础256

10.1.1界面张力和铺展压256

10.1.2存在界面相的热力学基本方程257

10.1.3界面吸附量258

10.1.4存在界面时的平衡判据259

10.1.5界面化学位261

10.1.6吸附现象的热力学普遍关系式和相律262

10.2溶液界面吸附过程262

10.2.1 Gibbs吸附等温式262

10.2.2溶液的界面张力263

10.2.3溶液界面吸附等温线和吸附等温式265

10.2.4溶液界面吸附层状态方程266

10.3气固界面吸附过程267

10.3.1气固吸附曲线268

10.3.2气固吸附的等温式269

10.3.3混合气体吸附平衡计算271

习题273

第11章 高分子溶液热力学基础274

11.1高分子系统的特征274

11.2高分子溶液理论275

11.2.1 Flory-Huggins晶格模型275

11.2.2 Flory-Krigbaum稀溶液理论280

11.2.3 Flory温度（θ温度）280

11.2.4计及体积变化的Prigogine - Flory - Patterson理论282

11.2.5非平均场Freed理论的改进形式285

11.3高分子化合物的溶解293

11.3.1溶解过程的特点293

11.3.2溶解过程的热力学分析293

11.3.3 Flory - Huggins参数的估算296

11.3.4溶剂的选择和评价298

11.4高分子系统的相平衡300

11.4.1高分子溶液的渗透压300

11.4.2高分子溶液的相分离303

11.4.3高分子化合物的共混305

11.4.4交联高分子化合物的溶胀306

11.5聚合反应的热力学特征307

11.5.1聚合反应可能性的判断标准308

11.5.2聚合上限温度309

11.5.3聚合焓和聚合熵310

习题313

第12章 电解质溶液热力学基础316

12.1电解质溶液的活度和活度系数316

12.1.1平均离子活度317

12.1.2平均离子活度系数319

12.1.3不同组成表示的活度系数间的关系320

12.1.4电解质部分离解时的活度系数321

12.2溶剂的渗透系数322

12.3过量性质324

12.4离子反应的平衡常数326

12.5电解质溶液的分子热力学模型327

12.5.1 Debye-Huckel极限公式327

12.5.2高浓度电解质溶液的活度系数模型329

12.6盐溶与盐析333

12.7含硼卤水系统的热力学335

12.7.1聚合硼阴离子类型335

12.7.2含硼卤水系统渗透系数与活度系数337

12.8电解质水溶液的相平衡339

12.8.1含盐系统的相图339

12.8.2挥发性弱电解质水溶液的相平衡342

12.9聚电解质简介347

12.9.1聚电解质溶液概念347

12.9.2聚电解质溶液的渗透压348

12.9.3高分子带电凝胶349

12.10双水相分离系统热力学基础350

习题352

附录353

1某些纯物质的物理性质353

2三参数对应态普遍化热力学性质354

3水的性质（参考态是0℃的饱和液相）363

4 Freon 134a热力学性质367

5 R12、R22、NH3和空气的热力学性质373

6 UNIFAC基团贡献法参数377

7主要无机化合物和有机化合物的摩尔标准化学有效能E？xc384

参考文献386

符号说明387