化工热力学（第三版）

　　《化工热力学》（第三版）主要介绍了经典热力学原理、模型及其在化工中的应用，该教材突破了“石油化工”小分子化合物领域，涉及精细化工和环境工程的热力学计算方法。本书共分为11章，主修部分详细讲解了流体的p-V-T关系、单组元流体及其过程的热力学性质、热力学基本定律及其应用、均相流体混合物热力学性质、相平衡、物性数据的估算及化学反应热和反应平衡等内容；辅修部分包括环境热力学、相平衡的估算、化工热力学的应用与展望等。本书不仅描述了流体系统中各种热力学状态函数及其之间的关系，也包括了热力学三大定律在化工过程中的能量分析应用，还包括各种热力学状态函数在相变化和化学变化时的平衡规律和估算方法。本书配有微课视频、教学课件、习题答案、知识图谱和电子版附录辅助读者学习使用，可通过扫描封底二维码获取。《化工热力学》（第三版）可供化学工程与工艺、资源循环科学与工程、能源化学工程、环境工程等专业本科生使用，也可供从事化学、化工、材料和热能工程的教师、研究生和工程技术人员参考。

　　夏淑倩，女，1973年出生，教授，博士生导师。1995年获天津大学学士学位，1998年获天津大学硕士学位，2003年获天津大学博士学位。1998年3月至今，在天津大学工作，曾任天津大学化工学院副院长，现任天津大学教务处副处长，新工科教育中心办公室主任，教材建设与管理办公室主任，兼任2018-2022化工类专业教学指导委员会秘书长。新世纪优秀人才，天津市教学名师，工程教育专业认证专家组长，国家 级精品在线课负责人，虚拟仿真金课负责人。主持省部级以上教改项目7项，获国家 级教学成果奖5项，省部级教学成果奖10项。主持国家重点研发计划课题、973前期研究项目、国家基金等科研项目10多项，第 一作者/通讯作者，发表SCI收录论文100余篇，获省部级科技进步二等奖2项。

主修部分第1章 绪论 21.1 热力学发展简史 21.2 化工热力学的主要内容 31.3 化工热力学的研究方法及其发展 31.4 化工热力学在化工中的重要性 4第2章 流体的p-V-T关系 62.1 纯物质p-V-T的相行为 62.2 流体的状态方程 82.2.1 理想气体状态方程 82.2.2 维里方程 82.2.3 立方型状态方程 102.2.4 多参数状态方程 152.2.5 硬球扰动状态方程 152.3 对比态原理及其应用 162.3.1 对比态原理 162.3.2 三参数对比态原理 172.4 普遍化状态方程 212.4.1 普遍化第二维里系数 212.4.2 普遍化立方型状态方程 242.5 流体p-V-T关系式的比较 272.6 真实流体混合物的p-V-T关系 282.6.1 混合规则 292.6.2 流体混合物的虚拟临界参数 292.6.3 气体混合物的第二维里系数 302.6.4 混合物的立方型状态方程 312.7 液体的p-V-T关系 342.7.1 饱和液体体积 342.7.2 压缩液体（过冷液体）体积 352.7.3 液体混合物的p-V-T关系 35前沿话题1 可燃冰：小身材蕴含大能量 36本章小结 38习题 39第3章 单组元流体及其过程的热力学性质 433.1 热力学性质间的关系 433.1.1 热力学基本方程 433.1.2 Maxwell（麦克斯韦尔）关系式 453.2 焓变和熵变的计算 483.2.1 单相流体焓变的计算 483.2.2 单相流体熵变的计算 583.2.3 蒸发焓与蒸发熵 633.2.4 真实气体热容计算 673.3 热力学性质图和表 683.3.1 热力学性质图 683.3.2 热力学性质表 75前沿话题2 从分子到机器——统计热力学 76本章小结 77习题 78第4章 热力学基本定律及其应用 824.1 热力学第一定律 824.1.1 能量的种类 824.1.2 可逆过程的体积功和流动功 834.1.3 热力学第一定律的数学表达式——能量平衡方程 844.2 热力学第二定律 874.2.1 熵与熵增原理 884.2.2 熵产生与熵平衡 904.3 理想功、损失功与热力学效率 914.3.1 理想功 914.3.2 损失功 924.3.3 热力学效率 934.4 有效能和无效能 944.4.1 有效能定义 944.4.2 稳流过程有效能计算 944.4.3 无效能 964.4.4 有效能、无效能、理想功和损失功之间的关系 974.4.5 有效能效率 974.5 能量的合理利用 984.5.1 能量的质量和级别 984.5.2 合理用能的基本原则 984.6 气体的压缩 994.6.1 单级往复式压缩机的功耗 994.6.2 多级压缩 1034.7 气体的膨胀 1044.7.1 节流膨胀 1044.7.2 绝热做功膨胀 1064.7.3 气体通过喷管的膨胀 1084.8 蒸汽系统和蒸汽动力循环 1094.8.1 蒸汽系统 1094.8.2 蒸汽动力循环 1124.9 制冷循环 1174.9.1 理想制冷循环 1174.9.2 蒸气压缩制冷循环 1184.9.3 吸收式制冷循环 1224.10 热泵及其应用 1234.10.1 热泵及其热力学计算 1234.10.2 热泵精馏 1244.11 深冷循环与气体液化 1254.11.1 Linde（林德）循环 1264.11.2 Claude（克劳德）循环 1274.12 制冷剂和载冷剂的选择 1294.12.1 制冷剂的选择 1294.12.2 载冷剂的选择 130前沿话题3 能造出功率和效率都高的热机吗？ 130本章小结 131习题 132第5章 均相流体混合物热力学性质 1365.1 变组成系统的热力学性质关系 1365.2 偏摩尔量 1395.2.1 偏摩尔量定义 1395.2.2 偏摩尔量的计算 1405.2.3 同一组元偏摩尔性质的热力学关系 1445.2.4 不同组元的同种偏摩尔性质关系（Gibbs-Duhem方程） 1455.3 流体混合过程热力学性质变化 1465.4 逸度和逸度系数 1495.4.1 纯物质的逸度和逸度系数 1505.4.2 混合物的逸度和逸度系数 1565.5 理想混合物 1635.5.1 概念的提出 1635.5.2 理想混合物的模型与标准态 1645.5.3 理想混合物的特征及关系式 1655.6 活度和活度系数 1655.6.1 活度和活度系数的定义 1665.6.2 标准态的选择 1675.6.3 溶液中活度系数γi与γi*的关系 1685.6.4 超额性质 1705.6.5 活度系数模型 1715.6.6 活度系数模型参数的获取 1815.6.7 电解质溶液的活度系数 183前沿话题4 离子液体：“百变”绿色溶剂 186本章小结 187习题 188第6章 相平衡 1926.1 相平衡基础 1926.1.1 平衡判据 1926.1.2 相律 1936.2 互溶系统的汽液平衡关系式 1946.2.1 状态方程法（EOS法） 1946.2.2 活度系数法 1956.2.3 方法比较 1966.3 中、低压下汽液平衡 1986.3.1 中、低压下二元汽液平衡相图 1986.3.2 中、低压下泡点和露点计算 2016.3.3 低压下汽液平衡的计算 2056.3.4 烃类系统的K值法和闪蒸计算 2096.4 高压汽液平衡 2146.4.1 高压汽液平衡相图 2156.4.2 高压汽液平衡的计算 2186.5 汽液平衡数据的热力学一致性检验 2186.5.1 积分检验法（面积检验法） 2186.5.2 微分检验法（点检验法） 2206.6 平衡与稳定性 2226.7 液液平衡 2266.7.1 液液平衡LLE相图 2266.7.2 LLE平衡关系及计算 2276.7.3 汽液液平衡VLLE 2296.8 气液平衡 2326.8.1 常压下的GLE（气体在液体中的溶解度） 2326.8.2 压力对气体溶解度的影响 2336.8.3 温度对气体溶解度的影响 2346.8.4 活度系数法计算GLE 2356.8.5 状态方程计算GLE 2366.9 固液平衡SLE 2386.9.1 固液平衡SLE的热力学关系 2396.9.2 SLE的两种极限情况 2406.10 气固平衡GSE和超临界流体在固体(或液体)中的溶解度 2426.10.1 气固平衡GSE 2426.10.2 超临界流体在固体（或液体）中的溶解度 243前沿话题5 CO2捕集、固定与利用（CCUS）技术中的热力学 244本章小结 246习题 246第7章 物性数据的估算 2497.1 化工数据概要 2497.2 对比态法 2507.2.1 二参数法 2517.2.2 三参数法 2517.2.3 使用沸点参数的对比态法 2517.2.4 使用第四参数（极性参数）的对比态法 2527.2.5 使用量子参数（第五参数）的对比态法 2537.3 基团贡献法 2537.3.1 概述 2537.3.2 发展和分类 2547.3.3 沸点和临界性质的估算——基团法的一组实例 2557.4 蒸气压的估算 2637.4.1 对比态法 2637.4.2 基团贡献法 2667.5 纯气体黏度的估算 2717.5.1 势能函数法计算 2717.5.2 对比态法估算 273本章小结 276习题 276第8章 化学反应热和反应平衡 2788.1 化学反应的热效应 2788.1.1 标准燃烧热 2788.1.2 标准生成热 2798.1.3 标准反应热 2808.1.4 温度对标准反应热的影响 2818.1.5 工业反应热效应的计算 2818.2 化学反应平衡 2838.2.1 化学反应进度 2838.2.2 标准生成Gibbs自由能 2858.2.3 化学反应平衡的判据 2868.2.4 化学反应平衡常数 2868.2.5 温度对平衡常数的影响 2878.2.6 单一反应平衡组成的计算 2898.3 复杂化学反应平衡 2968.3.1 复杂化学反应体系的处理 2968.3.2 化学反应系统的相律 2978.3.3 复杂化学反应平衡计算 300本章小结 307习题 307辅修部分第9章 环境热力学 3109.1 环境热力学与一般化工热力学的异同 3109.2 辛醇/水分配系数 3119.2.1 定义和应用 3119.2.2 估算方法 3129.3 有机溶剂/水分配系数 3189.4 水溶解度 3199.4.1 热力学关系 3209.4.2 估算方法 3219.5 空气/水分配系数 3249.5.1 定义和热力学关系 3249.5.2 用基团贡献法估算 3259.6 土壤或沉积物的吸附作用 3269.6.1 吸附等温线 3269.6.2 几种分配系数 327本章小结 328习题 328第10章 相平衡的估算 32910.1 ASOG活度系数估算法 32910.2 UNIFAC活度系数估算法 33010.3 超额Gibbs自由能-状态方程（EOS）法 344本章小结 345第11章 化工热力学的应用与展望 34611.1 化工计算中应用化工热力学的几个实例 34611.2 化工热力学与化工设计 34811.3 化工热力学在精细化工中的应用 34911.4 化工热力学在能源与环境中的应用 35211.5 化工计算软件中的化工热力学 35211.6 化工热力学发展和多领域应用 35311.6.1 分子热力学与化工热力学 35311.6.2 化工热力学展望 353本章小结 355习题 355本书总结 356电子版附录清单 358主要符号表 359化工热力学重要词汇中英对照表 361参考文献 366