化工热力学第三版课件

聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节热力学最基本性质有两大类P,V,T,XH,S,U,A,G,Cp易测难测怎么办???用容易获得的物性数据(P,V,T,X)来推算较难获得的物性数据(H,S,U,A,G)但存在问题：(1)有限的P-V-T数据，无法全面了解流体的P-V-T行为；(2)离散的P-V-T数据，不便于求导和积分，无法求得H,S,U,A,G等热力学数据。如何解决？？聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节如何解决？？只有建立能反映流体P-V-T关系的解析形式才能解决。这就是状态方程EquationofState(EOS)的由来。EOS反映了体系的特征，是推算实验数据之外信息和其他物性数据不可缺少的模型。流体P-V-T数据+状态方程EOS是计算热力学性质最重要的模型之一。EOS+Cpig所有的热力学性质。聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节研究流体PVT关系的意义：（1）可以根据压力和温度求得流体的比容和密度；对i.g.mVmnRTPPMRT（2）可利用PVT关系计算不能直接从实验测得的热力学性质对i.g.HpnCT聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节§2-1纯物质的P、V、T行为P、V、T行为用图表示图示法P—T图P—V图用状态方程表示0TVPf、、聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节纯物质的P-V-T相图聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节P-V-T相图的投影图聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节cP压力cT温度213C临界点三相点0F图2-1纯物质的P-T图(1)1.P-T图Gibbs相律：F=C-P+n纯流体F=3-P聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节三相点是物质自身的特性，不能加以改变，表1部分物质三相点的温度和压力物质HeH2O2N2NH3CO2H2OT/K2.1713.8454.3663.18195.4216.55273.16P/KPa5.17.10.212.66.2516.80.611聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节冰点是在大气压力下,水的气、液、固三相共存273.15K冰点温度为大气压力为时101325Pa外压增大，水的冰点随之减小H2O的三相点温度为273.16K，压力为610.62Pa。聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节温度压力213C图2-1纯物质的P-T图(2)固两相平衡线上：F=1聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节cP压力cT温度213C固相区液相区蒸汽区压缩流体区（SCF）BA图2-1纯物质的P-T图(3)气体区SuperCriticalFluid临界温度下气体液化所需的最小压力气体液化所允许的最高温度（无论如何加压也不液化）(可通过加压或降温液化)单相区内：F=2聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节在临界点之上的物态称为超临界流体超临界流体的性质：超临界流体由于液体与气体分界消失，是提高压力也不液化的非凝聚性气体，兼具液体与气体性质。仍是一种气体，但又不同于一般气体，是一种稠密气态。密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。粘度比液体小，但扩散速度比液体快两个数量级，有较好的流动性和传递性。介电常数大，有利于溶解一些极性高的物质。很强的溶解能力。聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节超临界流体应用原理：物质在超临界流体中的溶解度受压力和温度的影响较大。可以利用升温、降压手段（或两者兼用）将超临界流体中所溶解的物质分离析出，达到分离提纯的目的。如：高压条件下，使超临界流体与物料接触，物料中的有效成分溶于超临界流体中（如萃取）；分离后对溶有溶质的超临界流体降压，溶质析出。如果有效成分不止一种，可以采取逐级降压，使多种溶质分步析出。分离过程中没有相变，过程能耗低。聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节超临界流体的应用：超临界流体萃取超临界水氧化技术超临界流体干燥超临界流体色谱超临界流体化学反应常用的物质及临界点：二氧化碳：304.3K7.39MPa水：647K22MPa甲醇：512K8.1MPa乙醇：516K6.38MPa聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节液相固相气相T/Kp/Pa超临界流体临界点二氧化碳相图示意图COBATc=304.3KPc=73.9105Pa聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节二氧化碳超临界流体的萃取的优点1.流体密度大，溶解能力强2.流体黏度小，扩散快，可进入各种微孔3.毒性低，易分离4.无残留，不改变萃取物的香味和口味5.操作条件温和（约31C,73大气压），萃取剂可重复使用，无三废6.可用于食品、保健品和药品的萃取与提纯聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节P-V-T相图的投影图聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节cPABC图2-2纯物质的P—V图（1）VcVP三相线cT临界等温线0cTTPV220cTTPV2.P-V图聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节cPABC图2-2纯物质的P—V图（2）VcVPSS/LLV/SV/LG（气体）SCF一定掌握每条线、每种相态的位置及意义聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节cPAB1T2TCcT3T4TVcVP图2-2纯物质的P—V图（3）临界等温线12cTTT43cTTTLVGV聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节表1各种气体的Tc、pc以及正常沸点Tb物质Tc,℃pc,atmTb,℃燃烧值,kJ/g甲烷-82.5545.36-161.4555.6乙烷32.1848.08-88.6552.0丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.937.43-0.549.6正戊烷196.4633.3236.0549.1正己烷234.429.8068.7548.4根据以下数据选择合适的液化气成分聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节练习题1.纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相？2.纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变过程？3.当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在？4.指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（)A.饱和蒸汽B.超临界流体C.饱和液体D.过热蒸汽5.T温度下过冷纯液体的压力P（)A.Ps(T)B.=Ps(T)C.Ps(T)D.不确定错错错6.T温度下过冷纯蒸汽的压力P（)A.Ps(T)B.=Ps(T)C.Ps(T)D.不确定聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节精品课件！聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节精品课件！聊城大学化学化工学院化工热力学第二章流体的热力学性质第一节7.对于纯物质，一定温度下露点压力和泡点压力是()A.相同的B.不相同8.对于纯物质，一定温度下露点和泡点在P-T图上是()A.相同的B.不相同9.对于纯物质，一定温度下露点和泡点在P-V图上是()A.相同的B.不相同10.泡点温度的轨迹是饱和液相线11.露点温度的轨迹是饱和汽相线