化工热力学是化学中的热力学部分,它上接物理化学中的热力学部分,下连化工原理、分离工程、反应工程、化工设计等课程,在“化学工程与工艺”专业中的重要基础技术,也是“生物化工”、“应用化学”、“环境工程”等专业的重要课程。 化工热力学主要涉及能量及组成的计算,在能量计算中包括功能互换,也包括物理热和化学热的计算,前者包括温度、压力对焓的影响及各种相变热,后者主要是反映热。在组成计算中包括化学平衡和相平衡。化学平衡包括平衡常数及平衡组成的计算,并决定反应方向,相平衡包括在不同温度、压力条件下各相组成的确定。由以上内容可知化工热力学含有大量定性的原则,但更重要的是定量关系式,例如计算换热器和反应器的热负荷,冷冻工程所需要的压缩功,冷凝和蒸发的汽、液相组成,更是精馏、吸收、萃取、结晶过程计算的基础,甚至也是一些新工艺,例如超临界萃取的基本依据。综上所述,化工热力学是化工计算及设计的最主要依据。 化工热力学内容中当然包括热力学三定律及有关的状态函数,但这些内容已在物理化学课程中学习过,在本课程中不再重复。化工热力学课程中以 pVT 关系(对应状态法和状态方程法),逸度及逸度系数和活度及活度系数作为基础,用于焓差、熵差、相平衡计算。 在化工热力学教学中主要有概念的引入,模型的导出,公式的推演等,总体上完成一个计算方法。在模型得导出中,有经验方法和理论方法,后者常常是基于统计热力学和分子作用力,这也是分子热力学的基础。对于大学的化工热力学,重点还是经典热力学的方法,即不考虑过程的机理,只从宏观角度研究大量分子的运动与宏观性质的关联,从某些宏观性质推算另一些宏观性质,这样的计算可大大减少实验工作量。分子热力学是化工热力学的发展方向之一,但尚不能成为大学化工热力学的主要内容,为提高计算水平,并达到较强的估算能力,在大学的化工热力学,要注意与分子热力学的连接,特别是在计算模型的导出上,为今后学习打下一定的基础。 在化工热力学学习中,不要求学生死背公式,更不要死背推导过程,在理解模型的基础上,掌握方法的本质,即方法的优缺点和使用范围,并通过计算举例进行理解。因此思考题、证明题及计算题对学生同样重要。 在化工热力学中,除经典热力学外,还应有些工程热力学的内容,例如考虑到化工厂中经常包括制冷设备及工艺,因此在化工热力学中常包括制冷部分,其关键仍然是热力学的功能转换关系。为在化工热力学中使用各种计算式,需要相应的化工数据,因此化工热力学也可把化工数据的这个分支列入其中。