第三章流体的热力学性质ppt课件.ppt

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1、流体的热力学性质第三章1什么是流体的热力学性质？流体的热力学性质包括气体、液体的T(温度)、P(压力)、V(体积)、Cp(等压热容)、Cv(等容热容);U(内能)、H(焓)、S(熵)、A(自由能)、G(自由焓)，f(逸度)等。按其来源分类⑴可直接测量的：P，V，T等；⑵不能直接测量的：U，H，S，A，G等；⑶可直接测量，也可推算的：Cp，Cv，z，κ，β，µJ等。2化工热力学的两大任务给出物质有效利用极限相平衡P,T,x,y汽相液相状态方程EOS给出能量有效利用极限焓平衡U,H,S,G(难测）由P-V-T，X得到（易测）

2、活度系数模型γi经验型H=H（P,T）???U=U（P,T）???热力学基本关系式Maxwell关系式3焓平衡数据S,H,U,G倒底有什么用？1、怎样去除酒精中的甲醇？2、精馏塔的设计再沸器多大？需通入多少蒸汽？如何移走放热反应中的热量？移走多少？结论：热量衡算是化工反应与分离中最重要的计算。焓平衡数据S,H,U,G是关键的数据。4第三章内容§3.1热力学性质间的关系§3.2热力学性质的计算§3.3两相系统的热力学性质及热力学图表53.1.2封闭体系的基本微分方程如何计算U，H，A、G？1）由公式知U，H，A，G=f(P

3、，V，T，S)2）P、V、T、S中只有两个是独立变量。S不能直接测定，以（T,P）和（T，V）为自变量最有实际意义。（1）（2）（3）（4）63、若有S=S(T，P)和V=V(T，P)，就能推算不可直接测量的U，H，A，G。问题：如何建立V=V(T，P)和S=S(T，P)？答案：1）建立V=V(T，P)，用EOS。2）通过Maxwell关系式建立S=S(T，P)，使难测量与易测量联系起来。7将(6)式应用于式(1)-(4)得Maxwell关系式(7)-(10)Maxwell关系式特点是将难测的量用易测的量代替。如用代;用

4、代;§3.1.3Maxwell关系式建立了S=S(T，P)。8§3.1.4热力学偏导数关系式9§3.1.5热力学基本关系式、偏导数关系式和Maxwell方程的意义描述单组分体系的8个热力学量P，V，T，U，H，S，A，G每3个均可构成一个偏导数，总共可构成336个偏导数。独立的一阶偏导数共112个。其中有两类共6个可通过实验直接测定。（1）由PVT实验测定的偏导数（2）由量热实验测定的偏导数10（1）由PVT实验测定的偏导数其中只有两个是独立的。11（2）由量热实验测定的偏导数其它106个偏导数不能直接实验测定。106个

5、不可测偏导数应用时必须将与6个可测的偏导数联系起来。纽带：热力学基本方程和偏导数关系式和Maxwell方程！12例1：理想气体从T1,P1变到T2,P2，求熵变ΔS。解：可以把这种变化看成是两步进行：（1）恒压过程：在压力P1下，温度T1变到T2（2）恒温过程在温度T2下，压力从P1压缩到P2。如果气体为真实气体，并可以用vanderwaals状态方程表达，则ΔS为多少？13例2证明：14教材P.35例3-2试计算在0.1013MPa下，液态汞有275K恒容加热到277K时所产生的压力。由循环关系可知15§3.2热力学性

6、质的计算§3.2.1Maxwell关系式的应用1熵的普遍关系2焓的普遍关系3内能的普遍关系§3.2.2焓、熵的计算163.2.1Maxwell关系式的应用例3一贮槽（坚硬且绝缘良好）分成两部分，中间有隔板，把隔板抽掉，气体趋向于平衡，求平衡温度。设气体服从vanderWaalseq.。IVI=1m3n=0.5molT=313.6KIIVII=1m3真空17例4：证明状态方程p(V-b)=RT表达的流体:在一个等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。18p(V-b)=RT解法2：循环关系例4：P38例3-3说明该流体不能

7、作为制冷介质19一、参比态的选择二、剩余性质的引入三、剩余性质MR的计算①普遍化维里系数法②普遍化压缩因子法四、真实气体焓、熵的计算五、真实气体的焓变和熵变六、偏离函数与剩余性质的关系§3.2.2焓、熵的计算20物化——焓变、熵变化工热力学——为了工程方便，需要绝对熵S、绝对熵H的计算。犹如“海拔高度”的概念§3.2.2焓、熵的计算参比态如何选择？21§3.2.2焓、熵的计算H(T0,P0)=CS(T0,P0)=CH(T,P)=?TPT0，P0T，P一.参比态的选择参比态参比态：假设物质某状态下的焓和熵为已知值，则此状态

8、为参比态。22参比态的选择规则：参比态的压力P0应足够低。基准态的选择是任意的，常常出于方便，但通常多选物质的某些特征状态做基准态，例如：①水（水蒸气）以三相点为基准态，即：令三相点（0.01℃）的饱和水U=0，S=0?②对于气体，大多选取1atm（100kPa）；25℃（298K）为基准态。一.参比态的选择23水蒸