化工热力学——学习方法
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化学热力学的教学方法化学热力学是化学中重要的一门学科,它研究的是化学反应中的能量变化和热力学性质。
在教学过程中,采用合适的教学方法可以激发学生的学习兴趣,提高他们的学习效果。
本文将介绍一些适用于化学热力学教学的方法。
I. 实验教学法实验教学是化学教学中不可或缺的一部分。
在化学热力学的教学中,可以通过实验来直观地观察化学反应中的能量变化。
例如,可以通过测量不同物质的燃烧热或溶解热来了解热力学性质。
实验可以让学生亲自动手操作,增加他们的参与感和实践能力,加深对化学热力学概念的理解。
II. 模拟与计算方法化学热力学中的许多概念和计算可以通过模拟和计算软件进行演示和计算。
例如,利用计算机软件可以模拟燃烧反应的热力学过程,让学生更好地理解能量转化的原理。
通过计算软件可以进行复杂的热力学计算,使学生掌握计算方法和技巧。
这种方法可以增加学生对热力学理论的理解,提高他们的计算能力。
III. 多媒体教学法化学热力学的教学可以借助多媒体教学手段,如投影仪、幻灯片、视频等方式进行。
通过使用多媒体教学材料,可以直观地展示化学热力学实验的过程和结果,使学生更深入地理解化学热力学的原理和应用。
同时,多媒体教学还可以增加教学的趣味性和吸引力,激发学生的学习兴趣。
IV. 群体讨论与合作学习在化学热力学的教学中,通过开展群体讨论和合作学习,可以激发学生的思维,促进他们的交流和合作。
教师可以提出一系列的问题,让学生在小组中进行讨论和研究。
通过讨论,学生可以互相启发,共同解决问题,培养他们的分析和解决问题的能力。
这种方法可以提高学生的学习效果,培养他们的团队合作能力。
V. 案例分析和实际应用在化学热力学的教学中,可以提供一些案例分析和实际应用的例子,让学生将理论应用到实际问题中。
例如,可以讨论燃料电池、火箭发动机等实际应用中的热力学原理和能量转化过程。
通过案例分析,学生可以将抽象的理论联系到实际问题,加深对热力学概念的理解和应用能力。
学习方法为了学好这门重要的专业基础课,同学们要重点做好以下几点:1.树立正确的人生观和专业思想目前,就我校来说有1/4~1/3的学生对自己的专业不感兴趣,认为化学工程是夕阳工业,他们将来会去做律师、做官、经商,就是不会做化学工程师。
因此,他们对该专业的所有课程都无兴趣。
针对这种情况,首先要澄清“化学工程是夕阳工业”的错误概念。
因为任何过程只要想将化学家在实验室烧杯里做出来的东西变成大规模生产,都离不开化学工程,离不开化学工程师,就像任何年代离不开医生和理发师一样。
化学工程对人类作出了很大的贡献,其中1983年被美国评选出的化学工程对人类的十大杰出贡献涵盖了我们的衣食住行,例如,如果没有化学工程使青霉素大规模生产,最普通的流感都可能夺去我们的生命;如果没有化肥,那么我们可能食不果腹;如果没有合成纤维,那么就不会有我们今天的美丽。
因此“化学工程绝对不是夕阳工业” !这可以从美国各个行业工程师的年收入得到佐证,例如,在网上查到,2004年美国化学工程师的年收入5.2万美元,排名第二,仅次于电脑工程师5.3万美元,连90年代末很吃香的电机工程师(EE,即所谓的Double E)也在其后。
第二,对于那些一心想脱离化学工程“苦海”的同学,提请他们回答一个问题,“当你去经商时,你准备在什么领域一展宏图?——是IT行业吗?是水利吗?是农业吗?如果是的话,你与那些专业毕业的同龄人相比,你有什么优势?答案只有一个,那就是你学了四年的化学工程就是你的优势,即使学得不怎么样。
无数的前辈的经历告诉我们,不要说经商,就是做官,其走向都与这四年的专业脱不了干系。
因此,你喜欢别的职业这无可非议,而且你应该为之时刻准备着,准备着这方面的知识、这方面的能力,最不应该的是认为投错了胎,入错了行,然后自暴自弃,浪费了很多宝贵的青春年华。
另一方面,认真学好专业知识将为你将来更好的经商、做官增加砝码。
第三,对于那些除了游戏对其他任何事情包括自己将来的前途都不感兴趣的同学,则需要棒喝其责任心,因为它是做人的底线。
化工热力学知识要点1、化工热力学的研究方法:宏观研究方法 微观研究方法。
2、热力学体系:孤立体系(无物质无能量) 封闭体系(无物质 有能量) 敞开体系(有物质 有能量)。
3、体系 环境:在热力学分析中,将研究中涉及的一部分物质(或空间)从其余物质(或空间)中划分出来。
其划分出来部分称为体系,其余部分称为环境。
4、状态函数:描述体系所处状态的宏观物理量成为热力学变量(状态函数)。
常用的状态函数有压力、温度、比容、内能、焓、熵、自由焓等。
5、循环:体系经过一系列的状态变化过程后,最后由回到最初状态,则整个的变化称为循环。
分为正向循环和逆向循环。
6、临界点:气化线的另一个端点是临界点C,它表示气液两相能共存的最高压力和温度,即临界压力cp 和临界温度cT 。
7、临界点的数学表达式:临界等温线在临界点上的斜率和曲率都等于零。
数学上表示为0=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=cTT V p 022=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=cTT V p8、直线直径定律:当以饱和液体和饱和蒸气密度的算术平均值对温度作图时,得一近似的直线。
9、纯物质的p-V-T 图:P 510、理想气体状态方程:RT pV =式中,p 为气体压力;V 为气体摩尔体积;T 为绝对温度;R 为通用气体常数 8.314J/(mol ·K)11、范德华方程(van der Waals 方程):2V ab V RT p --= 其中cc pT R a 642722=;cp RTb 8=。
12、R-K 方程: )(5.0b V V T ab V RT p +--= 其中ccp T R a /42748.05.22=;cc p RT b /08664.0=。
13、维里方程(Virial 方程):++++==321V DV C V B RT pV Z (2-26) 或者 ++++==32'''1p D p C p B RTpVZ式中, 、、、)'()'()'(D D C C B B 分别称为第二、第三、第四、 Virial 系数。
《化工热力学》课程学习指南授课专业:化学工程与工艺学时数:72学分数:4一、课程说明《化工热力学》是化学工程与工艺专业本科生的一门重要的专业基础课,也是该专业的主干课程。
本课程是在物理化学等先修课的基础上讲解的,应在学生学过物理化学,经过工厂认识实习,并具备化工过程与设备的知识基础上讲授。
二、课程教学目标培养学生运用热力学定律和有关理论知识,初步掌握化学工程设计与研究中获取物性数据;对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法,以及对化工过程进行热力学分析的基本能力,为后继专业课的学习和进行化工过程研究、开发与设计奠定必要的理论基础。
三、课程教学内容模块第一章绪论教学目标初步认识化工热力学的一些基本概念。
教学内容及学时分配学时分配:10学时教学内容:1、了解化工热力学的范围,化工热力学是如何形成一门专门的学科的,化工工程师要用化工热力学的知识去解决什么问题。
2、弄清一些基本概念(温度、力、能量、功……)的来历和定义,特别是质量与重量,重量与压力,热、功、能的相互关系和相互转换教学重点和难点重点:化工热力学的一些基本概念难点:重量(力)与质量的区别,单位的转换,影响测温正确性的因素教学方法课堂教学与学生课外学习相结合。
课堂教学采用多媒体教学与传统教学相结合,同时上课过程讲解、提问与讨论相结合。
思考题和习题课堂问题与讨论:生活与工程实际中的热力学问题。
小组讨论:《化学工程与工艺专业思想和化工热力学》学习态度问题。
课外学习:1.中国哪位教授与美国教授合作提出的状态方程得到普遍认可。
并谈谈你的感想。
2.请列举热力学方面获诺贝尔奖的科学家及他们的贡献。
等第二章:第一定律及其它基本概念教学目标通过本章学习,掌握热力学第一定律的基本关系和具体应用。
学会使用热力学定律分析和解决问题。
掌握热力学能量的基本分析方法。
教学内容及学时分配学时分配:10学时教学内容:1.证明功与热可互相转换的焦耳实验热与内能能量的不同形式(位能、动能、内能、化学能)基于能量守恒的热力学第一定律热容与比热2.封闭系统与稳定流动过程状态函数与焓第一定律的两种表达式3.热力学状态独立变量与相律4.平衡的概念可逆过程及其必须的条件教学重点和难点重点:封闭系统与稳定流动过程第一定律表达;状态函数与焓难点:稳定流动过程第一定律;能量的可利用程度或品质高低的衡量教学方法课堂教学与学生课外学习相结合。
《化⼯热⼒学》学习体会报告《化⼯热⼒学》学习体会报告《化⼯热⼒学》是热⼒学与化学相结合的学科,它在热⼒学内容中补充化合物众多及化学变化的特点,⼜增加了⽓液溶液及化学反应的内容。
⼜是热⼒学与化学⼯程相结合,除增加化学热⼒学内容外,⼜强调了组成变化的规律,要确定反应物与产物的化学平衡组成规律,更要解决各种相平问题,即各相组成分布的规律。
化⼯热⼒学是在基本热⼒学关系基础上,重点讨论能量关系和组成关系。
能量关系要⽐物理化学中简单的能量守恒⼤⼤扩展,在组成计算中包括化学平衡体系组成及相平衡组成计算及预测,对于各种不同种类相平衡,在各相组元化学位相同的基础上提出了使⽤的关系式,并在各种不对称体系情况下,可以适应或做出修正。
⼀、重要章节知识点归纳第⼀章、绪论1、化⼯热⼒学的⽬的和任务通过⼀定的理论⽅法,从容易测量的性质推测难测量的性质、从有限的实验数据获得更系统的物性的信息具有重要的理论和实际意义。
化⼯热⼒学就是运⽤经典热⼒学的原理,结合反映系统特征的模型,解决⼯业过程(特别是化⼯过程)中热⼒学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利⽤等实际问题。
2、化⼯热⼒学及其特性:所谓热⼒学主要是研究热现象和能量转换的。
热⼒学以宏观体系作为⾃⼰的研究对象,就其内容⽽⾔,它涉及到热机的效率,能源的利⽤,各种物理、化学乃⾄⽣命过程的能量转换,以及这些过程在指定条件下有没有发⽣的可能性。
如今热⼒学已⼴泛的⽤于研究各种能量之间的关系,热⼒学从远古时期发展⾄今,可称它为⼀门“完善”的科学,这主要表现在它具有四⼤特性:⑴严密性⑵完整性⑶普遍性⑷精简性严密性表现在热⼒学具有严格的理论基础。
热⼒学证明是可以⾏通的事情,在实际当中才能够⾏的通;热⼒学证明是不可⾏的事情,在实际当中⽆论采⽤什么措施,也实施不了。
完整性是由于热⼒学具有热⼒学第⼀定律(能量守恒定律);第⼆定律(熵增原理);第三定律(绝对熵定律);第零定律(热平衡定律)这四⼤定律使热⼒学成为⼀门逻辑性强⽽完整的科学。
《化工热力学》教学中的几点体会和认识
化工热力学是化工专业中的一门重要课程,它是研究化学反应和物质转化过程中的能量变化规律的学科。
在学习这门课程的过程中,我有了以下几点体会和认识。
化工热力学是一门理论性很强的学科。
在学习过程中,我们需要掌握大量的理论知识,如热力学基本概念、热力学第一、第二定律、热力学函数等。
这些理论知识是我们学习化工热力学的基础,只有掌握了这些理论知识,才能更好地理解和应用化工热力学。
化工热力学是一门实践性很强的学科。
在学习过程中,我们需要通过实验来验证理论知识的正确性。
例如,通过测量热力学参数,如焓、熵、自由能等,来验证热力学定律的正确性。
通过实验,我们可以更加深入地理解和应用化工热力学。
化工热力学是一门应用性很强的学科。
在化工生产中,热力学是一个非常重要的工具。
例如,在化工反应中,我们需要掌握热力学知识来预测反应的热效应,以便选择合适的反应条件和控制反应过程。
在化工过程中,我们需要掌握热力学知识来优化能量利用和节能减排。
因此,掌握化工热力学知识对于化工工程师来说是非常重要的。
化工热力学是一门需要不断学习和探索的学科。
随着科技的不断发展和化工生产的不断进步,化工热力学也在不断发展和完善。
因此,我们需要不断学习和探索,以便更好地应用化工热力学。
化工热力学是一门理论性、实践性和应用性很强的学科,掌握化工热力学知识对于化工工程师来说是非常重要的。
我们需要不断学习和探索,以便更好地应用化工热力学。
第一章绪论考核知识点1.1 化工热力学的地位和作用1.2 化工热力学的主要内容、方法与局限性1.2.1化工热力学研究的主要内容1.2.2化工热力学研究的主要方法1.2.3化工热力学的局限性1.3化工热力学在化工研究与开发中的重要应用1.4 如何学好化工热力学1.5 热力学基本概念回顾考核要求领会:(1)热力学是研究能量、能量转化以及与能量转化有关的热力学性质间相互关系的科学;(2)化工热力学是研究热力学原理在化工过程中的应用了解:热力学的状态函数法、热力学演绎方法与理想化方法等基本研究方法以及以Gibbs函数作为学习化工热力学课程的学习方法第二章流体的p-V-T关系考核知识点2.1纯物质的p-V-T性质2.2 流体的状态方程2.2.1 立方型状态方程2.2.2 多参数状态方程2.3 对应态原理及其应用2.3.1对应态原理2.3.2 三参数对应态原理2.3.3 普遍化状态方程2.4流体的蒸气压、蒸发焓和蒸发熵2.4.1 蒸气压2.4.2蒸发焓和蒸发熵2.5 混合规则与混合物的p-V-T关系2.5.1混合规则2.5.2混合物的状态方程2.6液体的pVT关系2.6.1液体状态方程2.6.2普遍化关联式考核重点:Virial 方程;立方型状态方程要求了解与掌握:(1)纯流体p、V、T行为:纯物质p-V图、p-T图及图中点、线和区域意义;临界点意义、超临界区(流相区)特性(2)状态方程分类和价值:①理想气体状态方程、气体通用常数R的意义和单位;②Virial方程:压力多项式、体积多项式、截项Virial方程Virial系数BC意义;③立方型状态方程:立方型状态方程中参数ab意义;立方型状态方程迭代计算法;立方型状态方程三个根的意义(3)对比态原理和普遍化关系①对比态原理②偏心因子ω定义、物理意义和计算;③以偏心因子ω为第三参数计算压缩因子的方法:普遍化第二Virial系数法和普遍化压缩因子法(4)真实气体混合物与液体的p-V-T关系①真实气体混合物p-V-T关系简便计算方法:虚拟临界参数法;②常用混合规则意义混合物的第二Virial系数与混合物立方型方程;③液体的p-V-T关系第三章纯物质(流体)的热力学性质与计算考核知识点3.1 热力学性质间的关系3.1.1 热力学基本方程3.1.2 点函数间的数学关系3.1.3 Maxwell关系式3.1.4 Maxwell关系式的应用3.2 单相系统的热力学性质3.3 用剩余性质计算系统的热力学性质3.4 用状态方程计算热力学性质3.5 气体热力学性质的普遍化关系3.5.1 普遍化Virial系数法3.5.2 普遍化压缩因子法3.6 纯组分的逸度与逸度系数3.6.1 逸度和逸度系数的定义3.6.2 纯气体逸度(系数)的计算3.6.3 温度和压力对逸度的影响3.6.4 纯液体的逸度3.7 纯物质的饱和热力学性质计算3.7.1 纯组分的气液平衡原理3.7.2 饱和热力学性质计算3.8 纯组分两相系统的热力学性质及热力学图表3.8.1 纯组分两相系统热力学性质3.8.2 热力学性质图表3.8.3 热力学性质图表制作原理考核重点:①热力学性质计算、剩余性质及其应用;②T-S图及水蒸气特性表意义和应用考核要求(1)热力学性质间关系①单相封闭系统的热力学基本方程;②状态函数间的数学关系式;③Maxwell关系式要求了解与掌握:(1)dS方程、dH方程和dU方程(2)热力学性质计算①剩余性质MR定义:HR、SR和GR基本计算式;②由HR和SR计算焓H和熵S的方法;③由普遍化第二Virial系数法和普遍化压缩因子法计算HR和SR以及H和S的方法(3)纯物质逸度和逸度系数①纯物质逸度、逸度系数完整定义和物理意义;②纯气体逸度计算方法;③纯液体逸度计算方法(4)两相系统热力学性质及热力学图表①单组分系统气液平衡两相混合物热力学性质计算方法;②干度x的意义;③T-S图意义及应用;常见化工过程物质状态变化在T-S图上的表示方法;用T-S图数据计算过程热和功以及热力学性质的变化值;④水蒸汽表中各栏目意义及关系水蒸汽表使用方法第四章溶液热力学基础考核知识点4.1 可变组成系统的热力学关系4.2 偏摩尔性质4.3 Gibbs.Duhem方程4.4 混合物组分的逸度和逸度系数4.4.1 混合物逸度与逸度系数的计算方法4.4.2 混合物逸度与组分逸度之间的关系4.4.3 组分逸度与温度、压力间的关系4.5 理想溶液4.5.1 理想溶液与标准态4.5.2理想溶液的特征4.5.3理想溶液标准态之间的关系4.6 混合过程性质变化、体积效应与热效应4.6.1 混合体积效应与混合热效应4.6.2 混合热效应4.7过量性质与活度系数4.8液体混合物中组分活度系数的测定方法4.8.1 汽液平衡法4.8.2 Gibbs-Duhem方程法4.8.3 溶剂与溶质的活度系数4.8.4 溶剂与溶质的活度系数测定法4.9 活度系数模型4.9.1 正规溶液与Scatchard-Hildebrand活度系数方程4.9.2 无热溶液与Flory-Huggins方程4.9.3 Wohl方程4.9.4 基于局部组成概念的活度系数方程考核重点: 偏摩尔性质;逸度和逸度系数;活度、活度系数和超额自由焓;理想溶液与非理想溶液考核要求(1)敞开系统的热力学基本方程①单相敞开系统的热力学基本方程:d(nU)d(nH)d(nG)d(nA)表达式及应用范围;②化学位μi定义式的各种形式(2)偏摩尔性质①偏摩尔性质定义和物理意义与计算法;②与M的关系;③与μi关系;④Gibbs - Duhem方程的常用形式及用途(3)混合物逸度和逸度系数①混合物的组分逸度和逸度系数定义;②混合物的组分逸度和逸度系数基本计算式;③混合物(整体)的逸度与组分逸度的关系温度和压力对逸度的影响(4)理想溶液①研究理想溶液的目的与理想溶液模型;②理想溶液中组分i的逸度与i组分在标准态下的逸度的关系;③两种理想溶液模型与相应的两种标准态、的表示方法;④理想溶液的特征(5)活度和活度系数活度和活度系数定义、物理意义和应用(6)混合性质变化ΔM①混合性质变化ΔM和混合偏摩尔性质变化定义、物理意义和两者关系;②ΔM和与标准关系;③ΔG与活度关系;④理想溶液混合性质变化ΔGid、ΔUid、ΔHid和ΔSid(7)过量性质ME①过量性质ME和偏摩尔过量性质定义和物理意义;②ME与混合过程过量性质变化ΔME以及混合性质变化ΔM的关系;③GE物理意义GE与活度系数γi关系式及应用(8)活度系数与组成关联式由实验数据确定活度系数①非理想溶液的GE模型:正规溶液模型和无热溶液模型;②常用活度系数与组成关联式:Redlich-Kister关系式;Wohl型方程及其常用形式;Margules方程、Van Laar 方程局部组成概念与Wilson方程、NRTL方程;③确定活度系数与组成关联式中参数的简便方法:由一组精确的气液平衡实验数据由恒沸点下气液平衡数据以及由无限稀释活度系数;以及由少量实验数据确定全浓度范围的活度系数了解与掌握(1)Wilson 方程优点和局限性;(2)UNIQUAC方程与UNIFAC方程第五章相平衡热力学考核知识点5.1 平衡性质与判据5.2 相律与Gibbs.Duhem方程5.3 二元气液平衡相图5.4 气液相平衡类型及计算类型5.4.1 气液相平衡类型5.4.2 气液相平衡计算的准则与方法5.4.3气液平衡过程5.5 由实验数据计算活度系数模型参数5.6 Gibbs-Duhem方程与实验数据的热力学一致性检验5.6.1等温二元汽液平衡数据热力学一致性校验5.6.2 等压二元汽液平衡数据热力学一致性校验5.7 共存方程与稳定性5.7.1 溶液相分裂的热力学条件5.7.2 液液平衡相图及类型5.8 液.液相平衡关系与计算类型5.8.1 液液相平衡准则5.8.2二元系液-液平衡的计算5.8.3 三元系液-液平衡的计算5.9 固.液相平衡关系及计算类型5.10 含超临界组分的气液相平衡考核重点:汽液平衡基本问题及中低压下汽液平衡计算考核要求(1)平衡判据与相律①多相多元系统的相平衡判据及其最常用形式:②相律及其应用(2)汽液平衡基本问题①相变化过程需解决的两类问题:由平衡的温度压力计算平衡各相组成及由平衡各相组成确定平衡的温度压力;②完全互溶二元体系汽液平衡相图;③汽液平衡两种常用的热力学处理方法:活度系数法和状态方程法(3)汽液平衡的计算①工程上常见汽液平衡问题的五种类型:泡点温度、泡点压力、露点温度、露点压力、闪蒸计算②常压或低压下汽液平衡计算方法:完全理想系(气相为理想气体、液相为理想溶液)和部分理想系(气相为理想气体、液相为非理想溶液)汽液平衡计算法(4)汽液平衡数据的热力学一致性检验①热力学一致性检验的基本方程Gibbs - Duhem方程及其扩展形式;②面积法检验恒温VLE数据和恒压VLE数据第六章热力学第一定律及其工程应用考核知识点6.1敞开系统热力学第一定律6.1.1 封闭系统的能量平衡6.1.2 敞开系统的能量平衡6.2 稳定流动与可逆过程6.2.1 稳定流动过程6.2.2 可逆过程6.3 轴功的计算6.3.1 可逆轴功6.3.2 气体压缩及膨胀过程热力学分析6.3.3节流膨胀6.3.4等熵膨胀6.3.5膨胀过程中的温度效应6.4 喷管的热力学基础6.4.1 等熵流动的基本特征6.4.2 气体的流速与临界速度考核重点:能量平衡方程在稳流过程中的应用考核要求:热力学第一定律和能量平衡方程①能量守恒和转化原理;②敞开体系能量平衡方程;③能量平衡方程的不同形式稳流体系能量平衡方程的应用;④轴功的计算;⑤喷管的热力学基础第七章热力学第二定律及其工程应用考核知识点7.1热力学第二定律的表述方法7.1.1过程的不可逆性7.1.2熵7.1.3热源熵变与功源熵变7.2熵平衡方程7.2.1 封闭系统的熵平衡方程式7.2.2 敞开系统熵平衡方程式7.3 热机效率7.4 理想功、损失功与热力学效率7.4.1 理想功7.4.2 稳定流动过程理想功7.4.3 损耗功7.4.4 热力学效率7.5 熵分析法在化工过程中的应用7.5.1 传热过程7.5.2混合与分离过程7.6 有效能及其计算方法7.6.1 有效能的概念7.6.2 有效能组成7.6.3 有效能的计算7.6.4 无效能7.7 有效能衡算方程与有效能损失7.7.1有效能平衡方程7.7.2有效能损失7.8 化工过程能量分析及合理用能7.8.1能量平衡法7.8.2 有效能分析法7.8.3 合理用能准则5.2 考核重点5.2.1能量平衡方程在稳流过程中的应用5.2.2 热功的不等价、熵增原理5.2.3 理想功和损失功考核目标(1)热力学第二定律热功转换的不等价性和熵①热力学第二定律原理热功转化的不等价性:功全部能变化成热热只能够部分变为功热变功的最大效率;②热力学第二定律的三种不同说法;③了解系统的熵变、熵流和熵产等基本概念与描述(2)理想功和损失功①理想功定义和物理意义"完全可逆"的含义;②损耗功定义和物理意义损耗功与过程不可逆性关系;③热力学效率定义和用途④稳流过程的理想功和损耗功的计算(4)有效能①能量存在品质(级别)差异;②有效能的物理意义基态;③有效能和理想功的关系;④稳流物系物理有效能、热量有效能、化学有效能及动能有效能、位能有效能的计算方法;以及有效能效率;(5)熵衡算方程、有效能衡算方程及其应用;(6) 化工过程能量分析及合理用能准则第八章蒸汽动力循环与制冷循环考核知识点8.1 蒸汽动力循环-Rankine 循环过程分析8.1.1 Rankine循环8.1.2 Rankine循环的改进8.2 内燃机热力过程分析8.2.1 定容加热循环8.2.2 定压加热循环8.4 燃气轮机过程分析8.5 制冷循环原理与蒸汽压缩制冷过程分析8.4.1 逆向Carnot循环8.4.2 蒸汽压缩制冷循环8.6 其它制冷循环8.6.1 蒸汽喷射制冷8.6.2 吸收制冷8.7 热泵及其应用8.8 深冷循环与气体液化8.7.1 Linde-Hampson系统工作原理8.7.2 系统的液化率及压缩功耗考核要求(1)蒸汽动力循环①理想Rankine循环装置、工作原理和循环工质状态变化;②循环过程热和功、热变功的效率、等熵效率及汽耗率的意义和计算;③提高Rankine循环效率和降低汽耗率的途径:使用回热循环和热电循环④用T-S图表示循环工质各状态点用蒸汽表数据进行有关计算(2)气体绝热膨胀的制冷原理①节流膨胀降温(制冷)原理、Joule-Tompson系数和温度降;②对外做功绝热膨胀降温(制冷)原理、等熵系数和温度降;③两种降温(制冷)方法比较(深度冷冻循环不作要求)(2)制冷循环①蒸汽压缩制冷循环装置、工作原理和工作参数(蒸发温度、冷凝温度和过冷温度)的确定制冷系数的意义;②制冷剂选择要求(多级制冷和复迭式制冷不要求);③由制冷循环工作参数及制冷量确定制冷剂循环量、制冷系数和功耗在T-S图上表示循环工质各状态点④吸收制冷循环装置和工作原理和热能利用系数计算第九章化学反应平衡考核知识点9.1 反应进度与化学反应计量学9.2 化学反应平衡常数及其计算9.2.1化学反应平衡的判据9.2.2标准自由能变化与反应平衡常数9.2.3平衡常数的估算9.3 温度对平衡常数的影响9.4 平衡常数与组成的关系9.4.1 气相反应9.4.2 液相反应9.4.3非均相化学反应9.5 单一反应平衡转化率的计算9.6反应系统的相律和Duhem理论9.7复杂化学反应平衡的计算9.7.1 以反应进度为变量的计算方法9.7.2 Gibbs自由能最小原理计算方法考核要求(1)化学反应计量系数与反应进度①反应进度定义;②封闭系统物质摩尔数微分变化与反应进度微分变化的关系(2)化学反应平衡常数及有关计算①化学反应平衡判据:标准自由焓变化ΔGΘ与平衡常数K的关系用活度或逸度表示平衡常数K;ΔGΘ与ΔG意义和作用差异;②平衡常数估算方法(3)平衡常数与平衡组成关系①气相反应中K、Kf 、Kp、Ky的意义及相互关系;②由K计算平衡组成的方法(气相反应);液相反应中由K计算平衡组成的方法(4)温度对平衡常数的影响温度与平衡常数关系基本方程-Van't Hoff等压方程式微分形式和积分形式(5)工艺参数与平衡组成关系温度、压力及惰气量对平衡组成影响表达式及应用。
《化工热力学》教学中的几点体会《化工热力学》是一门化工专业中非常重要的基础课程,它主要研究化学反应的热效应和热力变化规律,对于深入理解化学反应、设计化工过程、优化化工操作等方面都有着非常重要的作用。
在教学过程中,我有了以下几点体会。
一、概念要准确化工热力学的概念非常重要,这些定义和概念的准确性直接影响学生对整个学科的理解和掌握程度。
因此,在教学中,我十分重视对概念的讲解,尤其要注意与其他学科的区别和联系,避免过度死记硬背,注重理解的程度,同时穿插实例演示和应用,让学生在实践中掌握知识。
二、实践要贯穿化工热力学的知识需要结合实际解决问题,需要学生实际应用知识解决问题。
因此,我在教学中注重将理论知识与实际问题相结合,让学生参与分析实际问题,引导他们运用学到的知识对问题进行分析,从而达到深入理解课程的目的。
三、重视思维能力化工热力学需要学生具备较强的逻辑思维、计算能力和创新意识,教学中要着重培养学生的思维能力。
在授课过程中,我注重引导学生了解学科与生活市场的联系,检测学生的思维能力,并通过课堂上的互动讨论,提高学生的合作解决问题的意识。
四、巩固要持续化工热力学的知识十分丰富,考生需要在考试中熟悉掌握就需要老师在教学的同时,对知识点的复习强化。
因此,在教学过程中,我重视复习和练习环节,及时回顾学生的学习情况,给予解决问题的方法,循序渐进,巩固学生的基本知识。
五、交流要展开交流是一个很好的学习方法,同时也是教学过程中非常重要的环节之一。
因此,我的教学中强调与学生之间的交流沟通,鼓励学生多问多答,在教学过程中及时解答学生的问题。
除此之外,我还会鼓励学生自己参考书籍、互联网等材料学习、探究,这样既能增强学生的理解,也能丰富关注学生所感兴趣的内容,了解更广泛的信息。
化工热力学是化工专业中非常重要的基础课程,它对于学生的专业素养有着深刻的影响。
因此,在教学过程中,我们应注重概念的准确性、实践应用、思维能力、学习巩固以及交流平台的建设等方面加强,让学生更好地掌握课程的核心思想,更好地实现知识的转化和应用。
《化工热力学》学习体会报告近期,我在大学的研究生课程中学习了化工热力学。
通过这门课程,我对热力学原理和其在化工领域的应用有了更深入的理解。
在学习的过程中,我积累了一些体会和经验,下面将进行总结和分享。
首先,在学习过程中,我深刻认识到了热力学在化工领域的重要性。
热力学不仅是构建化学过程模型的基础,也是实际操作和优化过程的关键。
通过学习热力学,我们能够了解物质的热力学性质,例如熵、焓、自由能等,并能够通过热力学原理分析反应过程的可行性和优化条件。
只有通过深入了解热力学,我们才能更好地设计和操作化学工艺。
其次,在学习过程中,我学会了热力学的基本概念和计算方法。
热力学的基础概念包括热力学系统、状态函数、热力学平衡等。
通过学习,我了解了状态函数的定义和性质,以及熵增原理和放热放热原理等基本定律。
在计算方法方面,我学会了利用热力学数据手册计算热力学性质的方法,以及通过方程和计算提供准确结果的方法。
这些基本概念和计算方法的学习为我更深入地理解和应用热力学打下了坚实的基础。
此外,学习过程中,我也注意到了热力学在实际应用中的一些挑战。
虽然热力学提供了分析和优化化学工艺的理论基础,但在实际应用中,我们还需要考虑到实际操作的限制和实验数据的可靠性。
化工过程往往涉及多为反应和相变等复杂的物理过程,因此在实际应用中,我们需要确定热力学模型的适用范围,并考虑到操作条件和实验数据的误差。
此外,热力学数据的获取和准确性也是一个挑战,因为很多化学反应或物质性质的热力学数据并不总是容易获取。
所以,在应用热力学原理进行实际工程设计时,需要充分考虑这些挑战。
最后,通过学习《化工热力学》,我也认识到了学习的重要性和持续努力的必要性。
热力学是一个广阔而复杂的领域,仅通过一门课程是难以掌握所有知识的。
因此,我意识到需要不断学习和阅读相关文献,以加深对热力学的理解和应用。
在实际的工程设计和优化中,深入研究热力学对于解决问题和提高工艺效率是至关重要的。
化学热力学的基本方法——状态函数法
状态函数法是化学热力学的基本方法的一种,主要是通过对物理量的表示以及
它们之间的关系阐述物质热力学性质,对于物质的性质的分析和计算有重要的意义。
状态函数法的核心概念是关于热力学和统计物理上的函数——状态函数。
它被
定义为一种由自然量所定义的函数,其中包含矢量,比如温度、压强、体积、能量等,而不仅仅是单变量。
它能够完美地描述物质的热力学特性。
状态函数法可以由多种方式来表达,它可以由状态方程构成,也可以由微分方
程来构成,他们之间有很好的对应关系。
它能够详细地描述某个系统的热力学性质和过程,因此被广泛的应用在原子与分子领域的研究中。
状态函数法的应用已被用在不同的领域,比如,构筑物质的能量表,研究各种
物质的性质,甚至作为工业界的计算构筑,模拟工艺过程等等。
它能够更好地提供灵活性和适应性,以解决各种复杂的工业问题,从而提高了研究的效率和准确度。
总之,状态函数法可以说是化学热力学的基础方法,其应用非常广泛,是物质
性质的重要研究工具,在工业中也具有价值。
它的发展为当代化学研究工作提供了宝贵的帮助,颠覆了传统的研究和计算方法,极大地改善了工作效率。
学习方法为了学好这门重要的专业基础课,同学们要重点做好以下几点:1.树立正确的人生观和专业思想目前,就我校来说有1/4~1/3的学生对自己的专业不感兴趣,认为化学工程是夕阳工业,他们将来会去做律师、做官、经商,就是不会做化学工程师。
因此,他们对该专业的所有课程都无兴趣。
针对这种情况,首先要澄清“化学工程是夕阳工业”的错误概念。
因为任何过程只要想将化学家在实验室烧杯里做出来的东西变成大规模生产,都离不开化学工程,离不开化学工程师,就像任何年代离不开医生和理发师一样。
化学工程对人类作出了很大的贡献,其中1983年被美国评选出的化学工程对人类的十大杰出贡献涵盖了我们的衣食住行,例如,如果没有化学工程使青霉素大规模生产,最普通的流感都可能夺去我们的生命;如果没有化肥,那么我们可能食不果腹;如果没有合成纤维,那么就不会有我们今天的美丽。
因此“化学工程绝对不是夕阳工业” !这可以从美国各个行业工程师的年收入得到佐证,例如,在网上查到,2004年美国化学工程师的年收入5.2万美元,排名第二,仅次于电脑工程师5.3万美元,连90年代末很吃香的电机工程师(EE,即所谓的Double E)也在其后。
第二,对于那些一心想脱离化学工程“苦海”的同学,提请他们回答一个问题,“当你去经商时,你准备在什么领域一展宏图?——是IT行业吗?是水利吗?是农业吗?如果是的话,你与那些专业毕业的同龄人相比,你有什么优势?答案只有一个,那就是你学了四年的化学工程就是你的优势,即使学得不怎么样。
无数的前辈的经历告诉我们,不要说经商,就是做官,其走向都与这四年的专业脱不了干系。
因此,你喜欢别的职业这无可非议,而且你应该为之时刻准备着,准备着这方面的知识、这方面的能力,最不应该的是认为投错了胎,入错了行,然后自暴自弃,浪费了很多宝贵的青春年华。
另一方面,认真学好专业知识将为你将来更好的经商、做官增加砝码。
第三,对于那些除了游戏对其他任何事情包括自己将来的前途都不感兴趣的同学,则需要棒喝其责任心,因为它是做人的底线。
例如,有调查表明,64%的世界500强企业的CEO认为,他现在的职业并不是当年的理想,那么为什么会做的这么好呢,他们的回答是“责任”!而你的父母亲含辛茹苦盼着你上大学,练就生存的本领,结果你拿着可能是他们卖血的钱去打游戏,或无所事事,这对得起谁?有句话说得好:一个人不可以强迫自己喜欢什么,但可以强迫自己去做什么,不做什么,这就是责任!一个人如果能把不喜欢的课程学好,说明他的责任心是相当可贵的,学习能力也非常高,那么这样的人以后做什么事都会成功。
2.化繁为简,将各个知识点有机联系起来由于化工热力学的理论抽象而枯燥、公式多而繁琐,往往在学习中会产生厌烦情绪。
因此,学会如何透过现象看到本质显得十分必要和重要,要明白化工热力学抽象、复杂的背后是为了多快好省。
如化工热力学往往会从局部的实验数据加半经验模型来推算系统完整的信息;从常温常压的物性数据来推算苛刻条件下的性质;从纯物质的信息利用混合规则求取混合物的信息;以理想态为标准态加上校正(压缩因子Z,逸度系数φ,活度系数γ)来处理真实状态,所有这些方法都要用到复杂的公式,但可省却大量的人力物力,避免了大量苛刻条件下危险的测试!而对那些十分有用但又不可测试的数据,化工热力学还能巧妙地利用数学方法,将不可测量与容易测量建立联系,解决问题。
譬如,化工反应与分离中占重要地位的热量衡算所需要的S , H, U, G就是如此,正是复杂难记的偏导数关系式将106个不可测偏导数与6个可测的偏导数联系起来,再与 Maxwell 关系式、热力学基本方程联合,将不可测的S , H, U, G与容易测定的P、V、T联系起来,继而解决了这个问题。
但是随之的问题又来了:测定的离散的P-V-T数据,不便于求导和积分,无法获得数据点以外的P-V-T ,只有建立能反映流体P-V-T关系的解析形式才能解决,这就是状态方程EOS的由来。
因此,学习过程中,要学会知其然更知其所以然,培养分析问题、解决问题的能力。
同时,掌握化工热力学处处可见的将复杂事物变成简单事物加校正的处理问题方法,如真实气体可以用理想气体加压缩因子来表达,真实溶液可以用理想溶液加活度系数来表达,并为将来处理工作和生活错综复杂问题打下基础。
3.理论联系实际化工热力学是一门非常实用的课程,虽然有许多抽象的概念和复杂的公式,但其目的绝不限于概念的推演和现象的解释,更要定量地给出求取能量或组成的方法,因此在化工计算及设计中有直接的应用。
化工热力学所学到的知识不仅可用于化工厂的设计与生产,与我们的日常生活也是息息相关。
譬如:液化气的主要成分为何是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯和少量的戊烷而不是甲烷或己烷?空调与取暖器哪个更省电?萃取剂为何常选CO2?等等问题,都可以运用所学到的热力学知识进行分析处理,将纷繁复杂的公式、抽象的理论与先前提及的实例联系起来。
这样可以真正理解化工热力学的重要和巧妙,改变化工热力学给人抽象枯燥的印象。
第一章:[1]郑立辉,韦一良,宋光森,高新蕾,. 化工热力学教学的实践与体会[J]. 化工高等教育,2007,(1).[2]田永淑,王胜春,. 以“应用”为中心的化工热力学课程体系的改革与实践[J]. 化工高等教育,2007,(1).[3]冯新,陆小华,. 以学生为本的化工热力学课程教学改革[J]. 化工高等教育,2006,(4).[4]陈明鸣,马沛生,夏淑倩,常贺英,李永红,. 相平衡——本科生化工热力学课程的核心内容[J]. 化学工业与工程,2005,(S1).[5]常贺英,马沛生,. 论化工热力学在化工类课程体系中的核心作用[J]. 化工高等教育,2005,(4).[6]吴伟伟,程莹,. MIT的化学工程教育:历史、现状与启示[J]. 化工高等教育,2006,(5).第二章:[1]段行知,蒋洪,周道菊,朱聪,徐浩,. 应用状态方程求解天然气饱和含水量[J]. 石油与天然气化工,2006,(6).[2]尹钊,张国营,武娟,王伟,. 读《范德瓦耳斯气液状态方程纵横谈》的几点体会[J]. 徐州师范大学学报(自然科学版),2006,(3).[3]吴宏星,. 理想气体状态方程在日常生活中的应用[J]. 福建广播电视大学学报,2006,(2).[4]曾强,王利生,. PR状态方程在烷烃粘度计算中的应用(英文)[J]. 计算机与应用化学,2005,(12).[5]韩晓红,陈光明,王勤,崔晓龙. 状态方程研究进展[J]. 天然气化工(C1化学与化工),2005,(5).[6]张洪良,刘健,刘建敏,蔡德成,吴伟,李鹏. 气体状态方程在立体定向血肿抽吸术中的应用[J]. 立体定向和功能性神经外科杂志,2005,(5).[7]胡颉,佘守宪. 范德瓦耳斯气液状态方程纵横谈[J]. 大学物理,2005,(10).[8]杨贵荣,刘乐,耿晓云. 关于立方型状态方程修正的讨论[J]. 河北工业大学成人教育学院学报,2004,(3).[9]吴明阳,杨学莉. 分子大小对气体状态方程的影响[J]. 郑州轻工业学院学报(自然科学版),2003,(3).[10]吴侃,刘景龙,贺承祖. 用改进的SRK状态方程计算高温气体在水中的溶解度[J]. 油气田地面工程,2003,(7).[11]钞曦旭,唐纯青. 范德瓦耳斯和他的状态方程[J]. 物理,2003,(4).[12]喻西崇,赵金洲,邬亚玲,冯叔初,李玉星. PVT状态方程的选择和分析[J]. 油气储运,2001,(9).[13]潘宝娟,沈海滨. 编程求解实际气体状态方程[J]. 江苏广播电视大学学报,2001,(3).[14]郭长武,张爱莲,刘玉凤. 利用气体状态方程精确测定固体密度[J]. 分析仪器,2001,(4).[15]聂耀光. 真实气体状态方程及其热力学应用研讨[J]. 川北教育学院学报,2000,(4).[16]王军,尚志远. 液体状态方程研究[J]. 陕西师范大学学报(自然科学版),2000,(1).[17]李春喜,宋红艳. 用SRK状态方程计算二氧化碳在N-甲基二乙醇胺水溶液中的溶解度[J]. 高校化学工程学报,2000,(4).[18]张学军. 也谈范德瓦耳斯状态方程中修正项的物理意义[J]. 益阳师专学报,1999,(6).[19]田方仁. SRK状态方程参数的研究[J]. 石油化工高等学校学报,1999,(4).第三章:[1]张颖. 关于Maxwell关系式的几种记忆法[J]. 陕西师范大学继续教育学报,2001,(3).[2]陶鲜花,周锡堂. 麦克斯韦关系式的数学推导[J]. 茂名学院学报,2001,(4).[3]张珏成. 纯物质逸度定义的讨论[J]. 上海工程技术大学学报,2004,(2).[4]牛家治,郭乔峰. 从气态方程讨论逸度的计算[J]. 淮北煤师院学报(自然科学版),2002,(3).[5]谢小红. 标准态与活度、逸度的关系浅析[J]. 江西科技师范学院学报,2000,(3).[6]陈必清. 普遍化方法计算混合气体逸度[J]. 吉林化工学院学报,2000,(3).[7]王晓丽. 逸度的物理意义[J]. 固原师专学报,1999,(6).第四章:[1]刘亚强. 偏摩尔量集合公式和吉布斯—杜亥姆公式推导的讨论[J]. 渭南师范学院学报,2005,(5).[2]李志伟. 用Mathematica作偏摩尔量关系式的证明[J]. 大学化学,2003,(1).[3]王正烈. 《物理化学》教学提要第八讲偏摩尔量及化学势[J]. 化工高等教育,1995,(2).[4]崔晓莉. 偏摩尔量的两个特例[J]. 大学化学,1994,(6).[5]申屠雁明,李以圭. 用Pitzer理论预测混合电解质溶液的偏摩尔体积[J]. 高等学校化学学报,1993,(5).[6]石香玉,祝天林. 化学位概念的引入及应用[J]. 焦作工学院学报,2000,(2).[7]石恒真,张跃. 标准态化学位与温度关系式的推导[J]. 周口师范学院学报,1994,(4).第五章:[1]刘国杰,. 从热与功的转变看熵的物理意义[J]. 化工高等教育,2006,(5).[2]黑恩成,彭昌军,. 节流过程及其热力学特征[J]. 化工高等教育,2006,(4).[3]彭贤强,齐彦强,王文起,张丽珍,. 多相流过气嘴节流温降特征[J]. 油气井测试,2006,(3).[4]胡耀元,赵雷洪,朱凯汉,杨元法,陆美丽. 液氨等焓节流效应[J]. 化工学报,2004,(9).[5]董海生,卢宝春. 浅谈节流效应及在天然气集输工艺中的应用[J]. 油气田地面工程,2003,(11).[6]张克武,张宇英,. 分子热力学前沿基础研究领域中的新理论11:论有机纯质的微观结构与标准熵(英文)[J]. 黑龙江大学自然科学学报,2006,(5).[7]谷中明,. 热力学第二定律中熵的图示讲解[J]. 内蒙古石油化工,2006,(10).[8]贺会玲. 熵与生态环境[J]. 生物学通报,2005,(7).[9]赖国华,周仁贤,韩晓祥,郑小明. 焓-熵补偿的热力学解释[J]. 化学通报,2005,(12).第六章:[1]赵明举,杨善春,. 氮气循环制冷实现空分设备裸冷[J]. 深冷技术,2006,(5).[2]王双成,王倩,石玉冰. 氨压缩制冷循环的分析[J]. 化肥设计,2001,(4).[3]方阳德,嵇英华. 蒸汽压缩制冷循环的热力学过程[J]. 上饶师范学院学报,2000,(3).[4]梁振海,张合昌. 过冷器在制冷循环中的作用[J]. 中国氯碱,1999,(4).[5]徐士鸣. 吸收式制冷循环及制冷工质研究进展(Ⅰ)——高性能系数吸收制冷(热泵)循环[J]. 流体机械,1999,(2).[6]张红,. 低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术[J]. 水泥,2006,(8).第七章:[1]于志家,孙相彧,丁洁,. 气液反应与传质综合型教学实验技术开发[J]. 化工高等教育,2006,(3).[2]刘菊荣,李皓莲. 二元溶液气液相平衡实验物系选择的探索[J]. 化工高等教育,2004,(1).[3]李永康. 相律的应用——确定平衡体系状态的独立变量(Ⅱ)[J]. 西南民族大学学报(自然科学版),2004,(5).[4]李永康. 相律的应用—确定平衡体系状态的独立变量[J]. 西南民族大学学报(自然科学版),2003,(6).[5]张羡夫. 用相律指导冶金平衡体系的热力学分析[J]. 河北理工学院学报,2003,(1).[6]张坤玲. 有关相律中独立浓度限制条件数的若干问题[J]. 石家庄职业技术学院学报,2001,(4).[7]房春晖,宋彭生,. 相律的应用:蒸发结晶过程自由度[J]. 盐湖研究,1993,(1).[8]王键吉,. 相律对于临界点的应用[J]. 化学通报,1990,(11).[9]赵维彭,郭卫军,郑英峨. 三元体系汽液平衡数据的热力学一致性逐点检验[J]. 南京化工大学学报,1996,(3).[10]李浩然,韩世钧. 四元体系汽液平衡的热力学一致性逐点检验[J]. 化工学报,1994,(2).[11]荣本光,俞飞白,. 汽液相平衡数据热力学一致性检验系统的开发[J]. 青岛科技大学学报(自然科学版),1992,(1).[12]李浩然,周星风,韩世钧,. 配置法应用于多元体系热力学一致性检验[J]. 计算机与应用化学,1990,(4).第十章:[1]王鉴,朱元海. 反应进度概念与化学反应体系[J]. 大学化学,2000,(3).[2]郝占虎. 关于反应进度教学中的几个问题[J]. 内蒙古师范大学学报(教育科学版),1997,(4).[3]吴金添. 应用反应进度和偏摩尔反应量统一阐述化学反应问题[J]. 化学世界,1996,(S1).[4]刘晓地,李克玫,. 独立化学反应与反应进度[J]. 化学通报,1990,(7).[5]吴金添,. 反应进度及其应用[J]. 化学通报,1990,(2).[6]陶少辉,胡望明,陈德钊. Gibbs-Duhem方程与前传网的集成方法及其在汽液相平衡中的应用[J]. 高校化学工程学报,2004,(3).[7]孙仁义. 基于Gibbs-Duhem方程含盐汽液平衡关联式[J]. 石油化工,1996,(8).[8]王纪鑫,. 三元Gibbs-Duhem方程的近似解析法[J]. 金属学报,1992,(7).课程参考书籍:。