陈钟秀(第三版)化工热力学3纯流体的热力学性质课件.ppt

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1、第三章纯流体的热力学性质新乡学院化学与化工学院陈可可本章目的导出可以直接测量的热力学函数与其他不能直接测量的热力学函数之间的基本微分方程，并应用其进行热力学性质（焓、熵和逸度）的计算，同时介绍一些常用的热力学数据和热力学图表。本章基本要求利用微分能量方程和Maxwell关系式导出H、S的计算式；正确熟练地用普遍化关系式计算真实气体的焓变、熵变；正确熟练地用普遍化关系式计算气体和液体的逸度；熟练运用T-S图和水蒸汽表。本章重点1.Maxwell关系式的应用；2.用普遍化关系式计算真实气体的焓变和熵变；3.用普遍化关系式计算气体和

2、液体的逸度；4.T-S图和水蒸气表的运用。本章难点Maxwell关系式；T-S图3.1热力学性质间的关系广度(量)性质：表现出系统量的特性，与物质的量有关，具有加和性。如V、U、H、G、A、S等。强度(量)性质：表现出系统质的特性，与物质的量无关，没有加和性。如P,T等。3.1.1热力学性质分类1.按性质与物质质量间的关系分类可直接测量的：P、V、T等。不能直接测量的：U、H、S、A、G等。可直接测量也可推算：Cp、Cv、k、Z等。2.按其来源分类在这里我们再复习一下有关函数的定义：3.1.2热力学性质的基本关系式四大微分方程

3、:dU=TdS-pdV(3-1)dH=TdS+Vdp(3-2)dA=-SdT-pdV(3-3)dG=-SdT+Vdp(3-4)基本定义式：H=U+pVA=U-TSG=H-TS四大微分方程式是将热力学第一定律和热力学第二定律与这些性质的定义式相结合推导出来的。如（3-1）式：由热力学第一定律知：dU=Q-W=Q-PdV由热力学第二定律知：Q=TdS由上述二式推出：dU=TdS-PdV式(3-2)：由H=U+PV知：dH=dU+d(PV)=dU+VdP+PdV=TdS-PdV+VdP+PdV=TdS+VdP注意以下几点：四

4、大微分方程的应用：恒组分，恒质量体系——封闭体系均相体系（单相）平衡态间的变化常用于1mol性质（只有体积功）3.1.3Maxwell关系式(一）点函数间的数学关系点函数:能够通过自变量在图上用点表示出来的函数。点函数的数学关系式(1)基本关系式Z=f(x,y)①②令在y不变时，N对x求偏微分：在x不变时，M对y求偏微分：(3-6)(3-5)dz=Mdx+Ndy(2)变量关系式通过点函数的隐函数形式推出：(x,y,z)=0若x不变，则dx=0同理可得：(3-7)1.Maxwell第一关系式dZ=Mdx+Ndy（二

5、）Maxwell关系式dU=TdS-pdVdH=TdS+VdpdA=-SdT-pdVdG=-SdT+Vdp(3-8)(3-9)(3-11)(3-10)2.Maxwell第二关系式Maxwell第二关系式，可由四大微分方程式直接取得当dS=0时同理，可以得到其他Maxwell第二关系式。如：dU=TdS-pdV当dV=0时与式（3-1）：dU=TdS-pdV比较，dU=TdS-pdV系数相等，故有Maxwell第二关系式也可以通过函数关系式得到。如：若U=f(S,V)一.Maxwell’sEquation的应用Maxwell关系

6、式的作用就在于应用它所能够推求出各热力学变量。在工程上，应用较多的函数是H、S，而且多为H、S的变化量。H、S的基本计算式的推导原则：均相，单组份;以16个Maxwell’sEquations为基础;最终结果是以PVT,Cp或Cv表示的。3.2热力学性质的计算1.H的基本关系式(FundamentalEquationofEntholpy)对于单相，定组成体系，据相律F=2-∏+N知，自由度F=2-1+1=2;对于热力学函数可以用任意两个其他的热力学函数来表示，一般选择容易测量的函数作为变量，如：H=f(T,p)H=f(T,V)

7、H=f(p,V)若选用T，p作为变量，则有H=f(T，p)，对此式求微分:(Cp的定义)∵又∵dH=TdS+Vdp(3-2)若T一定，用dp除上式，得：(Maxwell’sEquation)H的基本关系式∴(3-18)又∵在特定条件下,可以将此式简化:T=constP=constdH=CpdT理想气体这说明(3-21b)对液体∴令体积膨胀系数2.S的基本关系式S=f(T，p)（定义，麦氏第二关系）又∵∴(3-15a)第二dS方程在特定条件下,可以对此进行相应的简化:T不变，p不变,对理想气体，对液体，∵∴有了H，S的基本计算式

8、就可以解决热力学其它函数的计算问题。如:U=H-PVA=U-TdS=H-PV-TSG=H-TS计算原理及方法(ClculativePincipleandMethodofThermodynamicProperties)式(3-15a)式(3-18)但必须解决真实气体与等压热容的