流体及其混合物热力学性质计算.pdf

第3章流体热力学性质计算

利用这些可测得的量P、V、T和流体的热容数据，可计算其它不能直接从实验测得的

热力学性质，如焓H、熵、热力学能(内能)U、Gibbs自由焓G等。

热力学性质的推算是化工热力学课程的内容与最根本任务和应用之一，它是建立在

经典热力学原理基础之上，结合反映实际系统特征的数学模型(如状态方程)，实现用一个状

态方程和气体热容数据模型，如理想气体热容CPig，来计算所有其它的热力学性质。

本章学

热力学性质是系统在平衡状态下所表现出来的，平衡状态可以是均相的纯物质或混合物，

也可以是非均相的纯物质或混合物。本章要求学生理解和学会使用一些有用的热力学性质表

达成P-V-T(x)的普遍化函数，并结合状态方程来推算其它热力学性质的具体方法，内容包括：

(1)从均相封闭系统的热力学基本方程出发，建立热力学函数(如U、H、S、A、G、Cp

和CV等)与P-V-T(x)之间的普遍化依赖关系；

(2)应用P-V-T对应状态原理，计算其它热力学性质的方法；

(3)定义逸度和逸度系数，解决其计算问题；

(4)会使用热力学性质图或表进行计算。

重点与难点

3.1热力学基本方程与Maxwell关系

封闭系统的热力学基本方程为：

dU=TdS−PdV(2-1)

dH=TdS+VdP(2-2)

dA=−SdT−PdV(2-3)

dG=−SdT+VdP(2-4)

其中H、A、G的定义为：H=U+PV；A=U−TS；G=H−TS=A+PV。

这些热力学基本关系式，适用于只有体积功存在的封闭系统

Maxwell关系是联系U、H、S、A、G等函数与P-V-T性质的数学。

3.2热力学性质的计算方法

热力学性质的计算方法有：

(1)对热力学函数的偏微分关系进行积分计算；

2)以理想气体为参考态的剩余性质法；

(3)状态方程法；

(4)普遍化对应状态原理法(或查图、查表法)等。

3.3剩余性质法(DepartureFunction)及其应用

正如《化学》的，在热力学性质计算时中，不必关心U、H、S、A、G等的绝

对值为多少，而只需要它依状态变化的差值就可以了。

剩余性质（ResidualProperty）是指气体真实状态下的热力学性质M与同一T，P下当

气体处于理想状态下热力学性质M*之间差额。

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剩余性质MR可用下式表示：

R*

=M−MM(2-22)

若要计算热力学性质随着状态(T,P)→(T,P)的变化，可方便地使用剩余性质和理

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想气体性质计算来完成。即：

ΔM=M(T,P)−M(T,P)=MR−MR+ΔMig(2-23)