高等化工热力学
课程编码：180210081700P1002H
英文名称：Advanced Chemical Engineering Thermodynamics
课时：50
学分：2.50
课程属性：学科核心课
主讲教师：吕兴梅等
教学目的要求
化工热力学是化学工程与技术学科重要的分支，是热力学基本原理应用于化学工程相关领域而形成的一门学科，是化学工程与工艺及相关专业的专业基础课，主要解决能量转化规律及其应用、化学平衡和相平衡原理及其应用两个方面的科学问题。本课程目的是使研究生能够理解物质的微观模型，了解运用统计热力学由微观结构导出宏观性质的基本方法。掌握热力学基本定律、分子热力学模型及其开发方法，研究物质的宏观热力学性质，并利用热力学的原理和分子热力学模型对化工及相关领域涉及的体系相行为、化学反应行为、能量转换等进行定量分析研究。重点学习化工热力学在化工计算及过程设计中的应用和重要性，促进研究生在科研工作中应用化工热力学解决工程问题的能力，有助于提高科学研究及学术论文的理论水平。
预修课程
高等数学、物理化学、化工原理、化工热力学
大纲内容
第一章 基础热力学 3学时 吕兴梅
第1节 高等化工热力学的应用
第2节 热力学的基本概念
第3节 热力学定律
第二章 分子间作用能和位能函数 3学时 吕兴梅
第1节 分子间作用能
第2节 位能函数
第三章 统计系综 3学时 吕兴梅
第1节 正则系综
第2节 巨正则系综
第3节 微正则系综
第4节 等温等压系综
第5节 涨落
第四章 分布函数理论 3学时 吕兴梅
第1节 分布函数
第2节 径向分布函数
第3节 径向分布函数与流体热力学性质的关系
第4节 径向分布函数的理论计算
第五章 流体的p-V-T性质及状态方程 6学时 周清
第1节 纯物质的p-V-T关系
第2节 状态方程
第3节 状态方程的普遍化关联
第4节 液体的 PVT 性质
第5节 真实气体混合物的 PVT关系
第6节 状态方程的比较和选用
第六章 溶液热力学性质 5学时 吕兴梅
第1节 均相敞开系统的热力学关系
第2节 偏摩尔性质
第3节 混合变量
第4节 逸度和逸度系数
第5节 理想溶液
第6节 活度及活度系数
第7节 活度系数模型
第七章 非电解质溶液理论 4学时 吕兴梅
第1节 活度系数方程
第2节 正规溶液模型
第3节 随机溶液模型
第4节 无热溶液模型
第5节 Wilson方程
第6节 NRTL方程
第八章 电解质溶液 6学时 吕兴梅
第1节 电解质溶液的基本概念
第2节 Debye-Hückel 理论
第3节 Pitzer电解质溶液理论
第4节 电解质溶液局部组成模型
第5节 电解质溶液的原始平均球近似模型
第6节 电解质溶液的非原始平均球近似模型
第九章 相平衡 6学时 周清
第1节 相平衡基础
第2节 互溶体系的相平衡
第3节 汽液平衡
第4节 汽液平衡数据的热力学一致性检验
第5节 溶液的稳定性与液液平衡
第6节 气液平衡
第7节 固液平衡
第十章 化学反应速率与化学平衡 3学时 周清
第1节 化学反应速率
第2节 化学平衡
第十一章 化工过程能量综合分析 3学时 周清
第1节 热力学定律的应用
第2节 有效能及有效能分析
第3节 气体的压缩与膨胀
第4节 蒸汽动力循环和制冷循环
第十二章 复习 3学时 吕兴梅
第1节 习题解答及复习
第十三章 考试 2学时 周清
第1节 闭卷考试
参考书
1、
《高等化工热力学》@《化工热力学》（第二版）@《化工热力学》（第二版）@《化工热力学教程》@《化工热力学教程》
周彩荣@施云海 主编，王艳莉、彭阳峰、 彭昌军编写@马沛生 主编，夏淑倩、邱挺、 陈效宁 编写@于志家、李香琴、兰忠、黄德智编著
2010年9月@2018年7月@2013年8月@2011年1月@2016年10月
清华大学出版社@化学工业出版社@华东理工大学出版社@高等教育出版社@化学工业出版社
课程教师信息
首席教师吕兴梅研究员，具有超过30年教龄，长期致力于离子液体的基础及应用研究，包括离子液体的物性及热力学研究、功能化离子液体设计合成、废旧塑料循环利用等可持续过程研究，建立了离子液体催化降解PET的千吨级工业示范装置。于2022年荣获中科院“朱李月华优秀教师奖”。主讲教师周清副研究员主要从事离子液体的热力学及其在资源转化利用中的基础研究，从事该课程教学相关工作已七年。