化工热力学31Chapter3纯流体的热力学性质计算（12）ppt课件.ppt

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1、*1复习：Chapter2流体的p-V-T关系§2.1纯流体的p、V、T关系§2.2气体的状态方程2.2.1EOS的定义、来历、作用、分类2.2.2理想气体及其EOS（模型、方程）2.2.3真实气体及其EOS（模型、方程）2.2.4立方型状态方程的求解（Newton迭代法）§2.3对比态原理及其应用2.3.1对比态原理的概念2.3.2三参数普遍化法（1）（2）§2.4真实气体混合物的p、V、T关系§2.5液体的pVT关系*2Chapter3.纯流体的热力学性质计算概述一、热力学函数的分类(一)可直接测量的热力学函数p,V,T,,v,cp,cv(

2、二)不能直接测量的热力学函数1.按函数定义划分(1)基本状态函数——U、S；(2)组合状态函数——H、G、A2.按函数的用途划分(1)热力学第一定律函数——U、H，解决能量数量之间的关系(2)热力学第二定律函数——S、A、G，解决过程进行的方向、条件和限度问题几个热力学函数间关系的示意图热力学的四个基本公式dU=TdS−pdVdH=TdS+VdpdA=−SdT−pdVdG=−SdT+Vdp热力学的四个基本公式对热力学四个基本公式的说明：(1)虽然在四个基本公式的推导过程中采用了可逆过程，如dQr=TdS和dW膨胀=pdV，但这些公式适用于包括可逆

3、过程和不可逆过程在内的任何过程。这是因为公式中的物理量皆为状态函数，其变化值仅取决于始态和终态。注意：只有在可逆过程中，上述公式中的TdS才代表热效应，pdV才代表膨胀功。若是不可逆过程，则根据热力学第二定律，有TdS>dQ，pdV（可逆功）>dW。热力学的四个基本公式对热力学四个基本公式的说明：(2)适用条件：双变量（只有两个独立变量）密闭系统，包括：(a)单相、组成不变且没有非体积功的密闭系统，也就是无相变和化学反应、也没有非体积功的单相系统；(b)处于相平衡（即相变为可逆相变）和化学平衡（即化学反应为可逆反应）、没有非体积功的复相密闭系统。

4、热力学的四个基本公式所谓双变量系统，是指该系统只有两个独立变量，也就是说当有两个独立变量的值确定时，该系统的状态也就唯一确定了，因此该系统的所有状态函数的值也就确定了，此时系统不会发生任何变化。例如，对于单组份、单相的密闭系统，其独立变量就只有两个（可以是p、V、T或其他状态函数中的任意两个，不妨选择p和T）。则当p、T恒定时，系统的状态就也确定了，此时不仅是G，其他所有状态函数也都有确定值，即dU=dH=dA=dG=0*8Chapter3．纯流体的热力学性质计算概述二、本章要解决的主要问题1.通过学习热力学性质的基本微分方程解决可直接测量的状态

5、函数与不可直接测量的状态函数之间的关系；2.纯物质的热力学性质的计算，重点为H、S的计算；3.常用热力学性质数据图表的应用。*9Chapter3.纯流体的热力学性质计算3.1.1单相流体系统基本方程——微分能量表达式(1)复习热力学第一定律，推导dU方程主要贡献者:Carnot、Mayer、Joule等核心内容:能量守恒表达式:Esys+Esur=0、Esur=－(Q+W)对封闭体系：Esys=U+Ek+Ep=UU=Q+W、dU=Q+W对于可逆过程:QR=TdS、WR=－pdVdU=TdS－pdV（3-1）§3.

6、1热力学性质间的关系*10Chapter3．纯流体的热力学性质计算dU=TdS－pdV(3-1)dH=TdS+Vdp(3-2)dA=SdTpdV(3-3)dG=SdT+Vdp(3-4)注意基本微分方程的应用条件及其含义：定量、定组成、单相、无非体积功的体系！定量——封闭体系或稳流体系；定组成——无化学反应；单相——无相变3.1.1单相流体系统基本方程——微分能量表达式(2)复习H、A、G定义，推导dH、dA、dG§3.1热力学性质间的关系只有状态变化无需可逆条件*11§3.1热力学性质间的关系3.1.2点函数间的数学关系式(1)全微分关系式

7、与偏微分原理——Green(格林)定律Z=f(x,y)、点函数，连续可导*12Chapter3.纯流体的热力学性质计算3.1.2点函数间的数学关系式(1)全微分关系式与偏微分原理——Green定律式（3-5）、（3-6）即为Green定律,其意义:①若x、y、Z都是点函数，热力学即为状态函数或称系统性质，且Z是自变量x、y的连续函数，则Z必有全微分式且存在式（3-6）；②若Z是点函数，则可利用式（3-6）求出x、y的关系；③若式（3-6）成立，则Z必是状态函数。应用举例:P29、例3-1§3.1热力学性质间的关系*13§3.1热力学性质间的关系3

8、.1.2点函数间的数学关系式(2)欧拉（Euler）连锁式（又称点函数与其导数之间的循环关系式、三重积法则）若x、y、Z都是点函数，且Z