教学大纲

《化工热力学》课程教学大纲

课程名称：化工热力学                     课程编码：18000036

学    时：48学时                         学    分：3学分

开课学期：第5学期

课程类别：专业课

课程性质：专业必修课

适用专业：化工工艺

先修课程：高等数学、大学物理、物理化学、工程力学

一、课程的性质、目的与任务

《化工热力学》是化学工程与工艺专业本科生的一门重要的专业基础课，也是该专业的主干课程。热力学是一门研究能量、物质和它们之间相互作用规律的科学。在化工生产以及化工过程的开发设计中有重要的意义。该门课系统地介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法。它以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。它不但成为化工过程各环节进行理论分析的依据，而且提供了有效的计算方法，成为化学工程学的重要组成部分，是化学工程与工艺专业学生必须掌握的专业基础知识。

其主要任务是培养学生运用热力学原理分析和解决化工生产中有关能量转换、相变和化学变化的实际问题的能力，初步掌握化学过程设计与研究中获取物性数据，对化工过程进行有关计算的方法。通过本课程的学习，使学生获得巩固的专业理论基础知识，并培养和提高学生从事专业生产管理，设计开发和科学研究工作的理论分析能力。

二、基本要求

通过本课程的学习，应使学生掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识；能利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究；能利用化工热力学的方法，对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算；并学会利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析等。

根据大纲要求，选用陈钟秀、顾飞燕和胡望明主编，化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材。因为该教材与大纲要求基本适应。化工热力学是一门理论性较强的课程，在教学方法上应以课堂讲授为主，对理论的讲授应注重学生对基本概念的理解，在理解的基础上明确重点公式的推导过程，及适用条件；并结合生产生活实例，培养学生分析、解决问题的能力。

三、教学内容

第一章 绪论

了解本课程的性质、任务及研究的内容，掌握热力学的一些基本概念。

第二章 流体的P-V-T关系

本章内容：纯物质的p-V-T关系，气体的状态方程，对比态原理及其应用及真实气体混合物的p-V-T关系。

本章要求：要求熟练掌握Virial方程和R-K方程的应用；掌握偏心因子的定义及物理意义，并熟练掌握普遍化法的应用；了解真实气体混合物P-V-T的计算方法。

第三章 流体的热力学性质

本章内容：热力学性质间的关系，热力学性质的计算，逸度与逸度系数，两相系统热力学性质及热力学图表。

本章要求：要求熟练掌握和运用热力学性质间的基本关系式及Maxwell关系式；明确剩余性质的概念，掌握纯流体热力学性质的计算方法；熟练掌握纯流体逸度和逸度系数的定义及计算方法；学会工程上常用的热力学图表的使用方法。

第四章 流体混合物的热力学性质

本章内容：变组成体系热力学性质之间的关系，化学位和偏摩尔性质，混合物的逸度与逸度系数，理想溶液和标准态，活度与活度系数，混合过程性质变化，超额性质，活度系数与组成的关联。

本章要求：要求学生能够正确理解偏摩尔性质、化学位、混合物中组分的逸度和逸度系数、活度和活度系数、混合性质变化、超额性质及标准态等概念；掌握均相混合物热力学性质间的关系式、超额性质与活度系数关系式、标准态及其应用；熟悉混合物中组分的逸度和逸度系数的计算方法。

第五章 相平衡

本章内容：相平衡的判据与相律，汽液平衡的相图，汽液平衡的计算，液液平衡。

本章要求：要求学生能够恰当划分体系和环境、正确建立能量平衡方程的方法，熟练进行能量平衡的计算；正确掌握和运用熵增原理；了解理想功、损失功、有效能等概念及其计算；能够运用热力学的方法进行化工过程的能量分析。

第六章 化工过程能量分析

本章内容：能量平衡方程，熵方程，理想功、损失功及热力学效率，火用与火无，火用衡算及

火用效率。

本章要求：要求学生能够恰当划分体系和环境、正确建立能量平衡方程的方法，熟练进行能量平衡的计算；正确掌握和运用熵增原理；了解理想功、损失功、有效能等概念及其计算；能够运用热力学的方法进行化工过程的能量分析。

第七章 蒸汽动力循环与制冷循环

本章内容：蒸汽动力循环，节流膨胀与作外功的绝热膨胀，制冷循环。

本章要求：要求学生掌握功和热之间的转化及转化过程中工质的状态变化，理解各过程的原理及相关概念，学会从热力学性质图上寻找所需的数据，并进行相关的图解或计算。

第十章 化学反应平衡

本章内容：化学反应平衡基础，平衡常数与平衡组成间的关系，工艺参数对化学平衡组成的影响，反应系统的相律和Duhem理论。

本章要求：要求学生掌握反应进度及化学反应平衡常数的概念；学会真实条件下的平衡常数及平衡组成的计算方法；了解复杂反应体系化学反应平衡的计算。

四、课程习题的要求

化工热力学的习题主要为基本概念题、基本理论题和综合应用题。为加深理解和巩固所学理论知识，培养综合分析和解决问题的能力，每一章布置5-8道习题，主讲教师可根据教学实际情况留书后习题或自选习题，作业要求全部按时完成，每章内容结束后安排一次作业辅导答疑。

五、课程授课环节及学时分配

七、课程考核方式

课程考核方式为闭卷考试。

八、教学大纲使用说明

适当引人一些化工生产实例进行说明，增强学生对理论知识的认识。

九、课程教材及主要参考书

《化工热力学》，化学工业出版社，陈钟秀，顾飞燕，胡望明编

《化工热力学》，化学工业出版社，朱自强，徐汛编

《化工热力学教程》，高等教育出版社，马沛生主编

                 制定人：王欢

审定人：

批准人：

二○一年四月