化工热力学教学大纲（教研）

课程编号：课程名称：化工热力学英文名称: Chemical Engineering Thermodynamics 学时： 48

学分： 3

适用专业：化学工程与工艺课程性质：必修

化工热力学教学大纲

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《化工热力学》教学大纲

一、课程教学目标

化工热力学是化工类专业学生必修的专业基础课之一，在本科专业课程体系中，起着承上启下的作用。本课程紧紧围绕专业培养目标和毕业能力要求，注重知识的掌握和能力的训练和达成。

通过本课程的学习，使学生正确理解化工热力学的基本理论和有关基本概念，理解各个概念之间的联系和应用，掌握化工热力学的基本计算和推算方法，建立起本课程和其它专业课程知识间的联系；培养学生能够运用经典热力学的基本原理，结合反映系统特征的模型，对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行推算和预测、对相平衡进行计算，对化工过程进行能量分析，逐步深化工程意识；同时，引导学生端正学习态度，能动学习，提高学习效果和创新实践能力，为培养高素质的应用型工程技术与管理人才奠定基础。 二、教学内容及基本要求 第一章 绪言

教学内容：介绍化工热力学的目的和任务，学习本课程方式方法；了解热力学的发展史，化工热力学分支出现的必然；回顾和强化化工热力学的一些基本概念；先行熟悉热力学性质计算的一般方法。

基本要求：让学生了解学习化工热力学意义，理解基本内容框架和能力达成目标。

第二章P-V-T关系和状态方程

教学内容：了解纯物质P-V-T相图的形式，掌握纯物质P-T图、P-V图上点、线、面的含义，能够在相图上表示热力学过程；掌握立方型方程的形式、特点和求解方法，了解多参数状态方程的形式及特点；理解三参数对应态原理及其应用方法；会用某些专用方程求流体的饱和热力学性质；掌握混合法则基本概念和形式。

基本要求：让学生认识到为什么引入P-V-T关系，如何表达P-V-T关系这一基本模型，以及具体表达形式及应用条件有哪些。要求学生理解热力学性质图、表、解析式的获取方法，掌握解析式的类型和使用条件。

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第三章 均相封闭系统热力学原理及其应用

教学内容：掌握封闭系统热力学基本关系式；掌握偏离函数的概念，能用偏离函数和理想气体热容表达状态函数的变化。能够用给定的状态方程推导出偏离性质表达式；掌握纯物质和定组成混合物的逸度和逸度系数定义，掌握逸度和逸度系数与温度、压力之间的关系式，能用状态方程推导出逸度和逸度系数的关系式；能用状态方程和三参数对应态原理计算逸度、逸度系数及其他热力学性质；掌握状态方程计算纯物质饱和热力学性质的原理；掌握纯物质的压焓图和温熵图上的重要的点、线、面，能够在图上定性表示热力学状态、过程和定量计算热力学性质。

基本要求：首先让学生明白为什么研究均相封闭体系，怎么样推导适合该体系热力学计算模型，该模型适用范围和条件有哪些。要求学生掌握利用热力学基本原理，推导适用于最简单的均相封闭体系的热力学性质模型，训练热力学研究思维；引入工程研究方法，即从应用方便性、便捷性进行模型简化和固定化，使学生逐渐建立工程思维；掌握对纯物质和定组成混合物体系热力学性质对算方法以及工程上应用模型的获取方法。

第四章 均相敞开系统热力学原理及其应用

教学内容：掌握偏摩尔性质的定义及应用，掌握偏摩尔性质之间的约束关系式—Gibbs-Duhem方程及其应用；掌握混合过程性质变化、超额性质的概念，弄清它们之间的区别和联系；掌握混合物中组分逸度、组分逸度系数和活度系数的定义和作用；了解由状态方程及混合法则推导混合物中组分逸度系数关系式的方法，掌握由超额Gibbs 函数模型推导活度系数模型的方法；掌握两个理想溶液参考态的概念，了解两种不同归一化定义的活度系数之间的关系；熟悉常见的活度系数模型。

基本要求：让学生清楚为什么要推导均相敞开体系热力学计算模型，通过什么渠道进行模型建立，需要建立哪些模型，模型间存在哪些约束关系。要求学生掌握描述混合物的两类重要特征模型的推导依据、过程及表达形式。

第五章 非均相系统的热力学性质计算

教学内容：掌握不同形式的二元汽液相图，如T-x-y图、p-x-y图和x-y图，了解一般正偏差、一般负偏差和具有共沸点系统的相图特征；掌握混合物的汽液平衡计算方法，明确独立变量和需要计算的从属变量，会选择合适的计算类型，会根据系统的条件合理简化平衡准则，会使用EOS法和γ法计算二元系统的汽液平衡，在完成相平衡计算的基础上，会进行其他非均相系统热力学性质的计算；掌握二元系统汽液平衡

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数据的热力学一致性检验的原理和方法；了解其他类型相平衡（液液平衡、气液液平衡、固液平衡）系统的相图、计算原理和方法。

基本要求：让学生知道为什么计算非均相系统热力学性质，怎样根据需要解决工程问题，解决问题大致类型包括哪些。要求学生能够借助相图分析相变化，确定解决问题思路，选择合适的计算模型，并能够从热力学角度验证计算结果。

第六章 流动系统的热力学原理及应用

教学内容：掌握稳定流动系统的热力学第一定律表达式和稳定流动系统的熵平衡关系式；掌握理想功、损失功、有效能的概念及其计算方法，了解有效能分析的方法；掌握动力循环和制冷循环的计算方法。

基本要求：让学生明白为什么研究流动系统热力学性质，通过什么方式去研究，研究的模型和考察目标有哪些，怎样使用该热力学原理和模型解决工程热力问题。要求学生掌握流动体系热力学第一、二定律不同形式，理解进行能量分析的两种方法和动力循环的意义及计算方法。

三、教学安排及方式（建议）

化工热力学是一门理论性较强的专业基础课，采用教师讲授和学生问题讨论相结合的教学方式。课程开课时间为第六学期，课内共48学时，学生课内与课外所用时间之比为1：1。学时分配见下表。

教 学 方 式 章 次 讲 课 时 数 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 合 计

2 7 7 8 7 7 38 课堂讨论或总结时数 2 2 2 2 2 10 时 数 小 计 2 9 9 10 9 9 48 4

四、考核方式

化工热力学的考核方式为理论考试和平时讨论成绩相结合，理论考试采用闭卷笔试，占70%，作业、纪律、表现等教师评价占20%，平时讨论学生自评占5%、学生互评占5%。

五、 推荐教材

《化工热力学（面向21世纪课程教材）》，陈新志，蔡振云，胡望月编著，化学工业出版社

六、参考资料

（1）《化工热力学》（第三版），朱自强，徐讯编著，化学工业出版社，2010 （2）《化工热力学》，陈钟秀编著，化学工业出版社，2012

（3） J. M. Smith , H. C. Van Ness, M. M. Abbott, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics （Sixth Edition）.《化工热力学导论》（第6版），化学工业出版社，2002

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