化工热力学(向丽)

《化工热力学》为适用于应用型人才培养的化工热力学教材。全书以能量与物质为主线，共分为7章，包含绪论，流体的p-V-T 关系和状态方程，纯流体热力学性质焓和熵的计算，化工过程能量分析，动力循环与制冷循环，溶液热力学性质的计算和相平衡热力学。各章开头所设引言，简练地介绍了该章主要内容和知识点之间的逻辑关系。章后附有本章小结，将各章知识点总结为“至简公式”，融合知识点与学习方法。同时，每章均设置了课程思政内容及多种题型的习题，为教学提供便利。 《化工热力学》为化学工程与工艺专业本科教材，也能作为应用化学、制药工程、环境工程、高分子材料与工程等本科专业的教学用书，对从事相关工作的工程技术人员也具有一定的参考价值。

向丽，武汉工程大学邮电与信息工程学院 化工与材料工程学院副院长，副教授。 闫志国，武汉工程大学 化工与制药学院副院长，教授。 金士威，中南民族大学 化学与材料科学学院副院长，教授。

第1章　绪论　 001 1.1 化工热力学的产生 002 1.2 化工热力学的研究内容 004 1.3 化工热力学的研究方法 004 1.3.1 状态函数法 005 1.3.2 演绎法 005 1.3.3 理想化加校正的方法 006 1.4 化工热力学的学习方法 006 专业认知教育 007 习题 008 第2章　流体的p-V-T 关系和状态方程　 009 引言 010 2.1 纯物质的p-V-T 关系 010 2.1.1 纯物质的p-V-T 相图 010 2.1.2 T-V 图 011 2.1.3 p-V 图 012 2.1.4 p-T 图 013 2.2 纯流体的状态方程 014 2.2.1 理想气体状态方程 014 2.2.2 立方型状态方程 015 2.2.3 多常数状态方程 021 2.2.4 对应态原理和普遍化状态方程 023 2.3 纯物质的饱和热力学性质 028 2.3.1 纯物质的饱和蒸气压 028 2.3.2 相变焓和相变熵 029 2.3.3 液体的p-V-T 关系 030 2.4 真实流体混合物的p-V-T关系 032 2.4.1 混合规则 032 2.4.2 临界参数的混合规则 032 2.4.3 维里系数的混合规则 033 2.4.4 立方型状态方程常数的混合规则 034 2.5 状态方程的比较和选用 034 本章小结 036 人生观漫谈 036 习题 037 第3章　纯流体热力学性质焓和熵的计算　 040 引言 041 3.1 热力学性质间的关系 041 3.1.1 热力学基本方程 041 3.1.2 Maxwell关系式 042 3.1.3 热容关系式 044 3.2 热力学性质H 、S 的计算关系式 046 3.2.1 H 、S 随T 、p 变化的关系式 046 3.2.2 理想气体H 、S 的计算关系式 048 3.2.3 真实气体H 、S 的计算关系式 049 3.3 真实流体的剩余性质 049 3.3.1 剩余性质的定义 049 3.3.2 剩余性质的计算 050 3.3.3 用立方型状态方程计算剩余性质 051 3.3.4 用普遍化状态方程计算剩余性质 053 3.4 纯流体的热力学性质图和表 059 3.4.1 热力学性质图 059 3.4.2 热力学性质表 061 3.4.3 热力学性质图和表的应用和局限 063 本章小结 064 科学方法论 064 习题 065 第4章　化工过程能量分析　 068 引言 069 4.1 热力学基本概念 070 4.1.1 体系与环境 070 4.1.2 平衡状态与热力学过程 070 4.1.3 可逆过程与循环过程 070 4.1.4 状态函数与过程函数 071 4.1.5 热和功 071 4.2 热力学第一定律及其应用 072 4.2.1 稳流系统的热力学第一定律 072 4.2.2 稳流系统的热力学第一定律的简化与应用 073 4.3 热力学第二定律与熵平衡 077 4.3.1 封闭体系的熵平衡方程 078 4.3.2 孤立体系的熵平衡方程 078 4.3.3 敞开体系的熵平衡方程 079 4.4 熵分析法 081 4.4.1 理想功 081 4.4.2 损失功 083 4.4.3 热力学效率 085 4.4.4 化工传递过程的熵分析 086 4.5 有效能分析法 091 4.5.1 能量的级别与有效能 092 4.5.2 稳流过程有效能计算 092 4.5.3 有效能平衡方程与有效能效率 097 4.6 化工过程能量分析及合理用能 100 4.6.1 热力学分析的三种方法 100 4.6.2 合理用能基本原则 108 本章小结 109 熵增原理感悟 110 习题 112 第5章　动力循环与制冷循环　 115 引言 116 5.1 气体的压缩与膨胀 116 5.1.1 气体的压缩 116 5.1.2 气体的膨胀 120 5.2 蒸汽动力循环 124 5.2.1 卡诺循环 124 5.2.2 朗肯循环 126 5.3 内燃机和燃气轮机热力过程分析 134 5.3.1 内燃机热力过程分析 134 5.3.2 燃气轮机热力过程分析 136 5.4 制冷循环 137 5.4.1 逆卡诺循环 137 5.4.2 蒸汽压缩制冷循环 138 5.4.3 制冷工质的选择 141 5.4.4 吸收式制冷循环 142 5.4.5 热泵和热管 143 本章小结 146 社会责任感 147 习题 148 第6章　溶液热力学性质的计算　 152 引言 153 6.1 均相敞开体系的热力学基本方程和化学势 153 6.2 偏摩尔性质 155 6.2.1 偏摩尔性质的定义 155 6.2.2 偏摩尔性质之间的关系 157 6.2.3 偏摩尔性质的计算 157 6.2.4 偏摩尔性质间的Gibbs-Duhem方程 160 6.3 混合变量 161 6.3.1 混合变量的定义 162 6.3.2 混合体积变化 162 6.3.3 混合焓变 163 6.4 逸度和逸度系数 164 6.4.1 逸度和逸度系数的定义 165 6.4.2 逸度和逸度系数的计算 167 6.4.3 液体的逸度 172 6.4.4 温度和压力对逸度的影响 173 6.5 理想溶液和标准态 174 6.5.1 理想溶液的定义与标准态 174 6.5.2 理想溶液的特征及关系式 176 6.5.3 理想溶液模型的用途 176 6.6 活度系数和超额性质 177 6.6.1 活度和活度系数的定义 178 6.6.2 活度系数标准态的选择 179 6.6.3 超额性质 180 6.7 活度系数模型 183 6.7.1 Redlich-Kister经验式和溶液理论 183 6.7.2 Margules方程 184 6.7.3 van Laar方程 185 6.7.4 局部组成概念与Wilson方程 186 6.7.5 NRTL方程 189 6.7.6 UNIQUAC方程 189 6.7.7 基团溶液模型与UNIFAC方程 190 6.7.8 不同活度系数模型的比较和选择 191 本章小结 191 科学家精神 193 习题 195 第7章　相平衡热力学　 201 引言 202 7.1 相平衡判据和相律 202 7.2 汽液平衡相图 204 7.2.1 二元理想溶液相图 204 7.2.2 完全互溶的二元真实溶液相图 205 7.2.3 部分互溶的二元真实溶液相图 207 7.2.4 二元定组成体系相图 208 7.3 汽液平衡比的计算 208 7.3.1 汽液平衡比的定义 209 7.3.2 状态方程法 209 7.3.3 活度系数法 210 7.3.4 两种计算方法的比较 214 7.4 汽液平衡计算 214 7.4.1 泡点和露点计算 214 7.4.2 闪蒸过程计算 219 7.4.3 汽液平衡数据的热力学一致性检验 221 7.5 其他类型相平衡 223 7.5.1 液液平衡 223 7.5.2 气液平衡 224 7.5.3 固液平衡 226 本章小结 226 科学家精神 227 习题 229 附录　 233 附录1 常用单位换算表 234 附录2 一些物质的基本物性数据表 235 附录3 Antoine方程常数 237 附录4 一些物质的理想气体摩尔热容与温度的关联式系数表 238 附录5 水的性质表 240 附录5.1 饱和水与饱和蒸汽表(按温度排列) 240 附录5.2 饱和水与饱和蒸汽表(按压力排列) 242 附录5.3 未饱和水与过热蒸汽表 243 附录6 氨饱和液态与饱和蒸气的热力学性质表 248 附录7 空气中的T-S 图 251 附录8 氨的T-S 图 252 附录9 氨的lnp-H 图 253 附录10 水蒸气的H-S 图 254 主要符号说明　 255 参考文献　 256