化工热力学第五章-114页PPT资料

自发
S孤 < 0
非自发
S孤 = 0
体系处于平衡状态
但对于封闭体系，上述结论不适用：
-10 °C 的液态水会自动结冰，尽管是熵减少。
因为结冰过程中，体系放热到环境 （ H < 0)。
无机化学
5.3.2 Gibbs自由能（G）
Gibbs 自由能的定义 G H – TS
(是状态函数）
无机化学
= [ 2 ×(-1118）+ （-393.5)] –[ 3 ×(-824.2) + (-110.5)]
= -46.4 (kJ/mol)
(查表）
无机化学
3、键焓
化学反应： 原子间化学键的变化。 H—H (g) + Cl —Cl (g) = 2 H—Cl (g) Hθ= -184.6 kJ/mol
= i BE (反应物) i BE (生成物)
= [BEH-H + BEOO] 2 BEH-O
= [436 + 498] 2 ×464 = - 243.0 kJ/mol 注意：用键焓计算反应只限于气态物质。液态、固态时不能 计算。
× H2 (g) + 1/2 O2 (g无)机=化学H2O (l)
= -241.8 –[(1 –1.5)×8.31 ×10-3 ×373] = -241.8 – (-1.50) = -240 (kJ/mol)
可以看出， ng RT项相对于H 项数值小得多，一般来 说可以用H 来近似估算U。（Qp Qv)
无机化学
四、热化学方程式— 标明反应热效应的方程式
途径和过程： 状态发生变化的经过 称过程。 完成这个过程的具体步骤称途径。
等温过程：反应前后温度不变 （ T = 0） 等压过程：反应前后压力不变 （ P = 0） 等容过程：反应前后体积不变 （ V = 0） 绝热过程：反应中体系与环境无热量交换 （ Q = 0）

第三节
WS H12 H1 H 2 s WS R H12 H1 H 2
h1 h2 或 S h1 h2
s 值可由实验测定，其值通常为： s 0.6 ~ 0.8
WS R 可由图查出，则：
wS S wS R
用相律分析：
单相区：f = 2 两相区：f = 1
已知某物系在两相区的位置可由T—S图求出汽液相对量，
汽液混合物系的热力学性质可通过汽液性质及干度求出。
如： hm
hg x hl 1 x
Sm Sg x Sl 1 x
Vm Vg x Vl 1 x
化工热力学 a、等压过程： 单相态：
h 0
节流过程可在等焓线上表示出来：见下页
化工热力学
第五章
热力学第二定律及其应用
第三节
无相变：
P1
1(T1, P ) 1 H1 P2
P3
T
2(T2 , P2 )
节流过程:
Ssur 0
S
St Sg Ssys S 2 S1
节流过程是不可逆过程。
S1、S 2 可由图中读出
或
Ws S WS R
由上图看出不可逆绝热膨胀后 T2 T2 。此外，S2 S2
说明不可逆绝热过程有熵产生。
化工热力学
第五章
热力学第二定律及其应用 2/
第三节 P2 P1
压缩过程
T
2
1
s
WS R WS
h1 h2 h1 h2/
S
WS
WS R
S
化工热力学
第五章
热力学第二定律及其应用

基于临界性质的估算方法
利用纯物质在临界点附近的特殊性质，通过一 些经验公式或图表，估算其在其他条件下的热 物理性质。
混合物热物理性质预测方法
基于组分的加权方法
根据混合物中各组分的摩尔分数或质量分数，采用加权平均的方法 预测混合物的热物理性质。
基于活度的预测方法
引入活度系数来描述混合物中组分间的相互作用，通过活度系数与 纯物质性质的关联，预测混合物的热物理性质。
01
夹点技术
通过优化换热网络，降低能源消耗。
热泵技术
利用外部能源，提高低温热源的品 位，实现能量的升级利用。
03
02
热集成
将多个操作单元集成在一起，提 高能源利用效率。
04
节能技术与措施
改进工艺和设备
采用先进的生产工艺和设备，降低能源消耗。
设计优化方法
通过选择合适的萃取剂、优化萃取塔结构、改进操作条件 等方式，提高萃取过程的分离效率，降低能耗和投资成本。
案例分析
结合具体萃取案例，分析热力学原理在萃取过程设计中的 应用，以及优化方法对提高萃取效率的作用。
其他分离过程热力学原理简介
01
02
结晶过程热力学原理
利用物质在溶液中的溶解度随温度、压 力等条件的变化而变化的性质，实现物 质的分离和提纯。结晶过程涉及相平衡、 传热等热力学基本原理。
封闭系统
与外界有能量交换但没有物质交换的系统。
开放系统
与外界既有能量交换又有物质交换的系统。
热力学基本定律
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统也必定处于热平衡状态。
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。

今有95℃的热水连续地从一贮槽以3.5kg/s的流量泵 送,泵的功率为2kW,热水在途中经一换热器,放出 698kJ/s的热量,并输送到比第一贮槽高25m的第二贮槽 中,试求第二贮槽中水的温度。已知水的平均恒压热容
为4.187 kJ/(kgK)。
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§5.1能量平衡方程
二、能量平衡方程 (三) 稳流体系3.计算举例 解:由题意作出过程示意图(如图5-1)
以水为体系，1秒钟为计算基准。 因贮槽可看成水容量无限大，故二 贮槽中水的流速均为零（或很小可 忽由略 稳）流。体故 系热E力k可学忽第略一。定律得：
H=Q+Ws－mgZ=－698+2－3.59.80725103=－696.86 kJ/s
H
mcp (t2
t1)t2
t1
H mc p
95 696.86 3.5 4.187
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§5.2功热间的转化
(四)卡诺效率（efficiency）
对整个循环而言，H=Qi+Wsi=0
c
max
Wc Qh
Qh Q0 Qh
TH (S6 S5 ) TL (S5 S6 ) TH TL
TH (S6 S5 )
TH
(五)卡诺定理（P109） 所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机,以可逆效率为
(4)工程应用
A.调节压力、流量，调节汽轮机功率；
B.利用节流的冷效应进行制冷；
C.利用节流孔板前后的压差测量流体的流量；
D.测量湿蒸汽的干度。
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例 5-1,P108, 现 有 1.5MPa 的 湿 蒸 汽 在 量 热 计 中 被 节 流 到
0.1MPa和403.15K，试求该湿蒸汽的干度？