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| 編輯推薦： |
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本书第三版为首批国家 级一 流课程配套教材，第 二版为普通高等教育“十一五”国家 级规划教材，第 一版为普通高等教育“十五”国家 级规划教材；本书内容坚持通用型、关注计算方法的实用性和概念的关联性；新增的知识图谱有助于学生掌握热力学的重要概念和知识体系；书中的例题、习题与前沿话题能帮助学生领会热力学的思维方法，并将其原理应用于解决复杂的化工实际问题。
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| 內容簡介： |
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《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。
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| 關於作者： |
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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。
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| 目錄：
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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VLLE2296.8 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GLE2356.8.5 状态方程计算GLE2366.9 固液平衡SLE2386.9.1 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GSE2426.10.2 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
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前言化工热力学作为化工学科的一个重要分支，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核心课程。该课程的目的是使学生能够理解并掌握热力学基本原理、定律，并利用热力学模型和方法对化工及相关领域的体系相行为、化学反应行为、能量转换等进行定量分析研究。天津大学是我国第一批开设化工热力学课程的高校之一，经过多年的教学实践后，马沛生先生组织化工热力学教研室编写了《化工热力学》（通用型）教材，于2005年出版，并于2009年再版，该教材第一版为普通高等教育“十五”国家级规划教材，第二版为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本教材出版后得到全国多所高校的支持与选用，并被评选为第八届中国石油和化学工业优秀教材一等奖。期间，编者们根据自己一线讲课体验，并广泛听取使用师生的反馈意见，不断吸纳并学习国内外其他教材的特色和进展，为修订本书搜集素材，以更好地满足不断变化的教学需求。在第三版中我们坚持通用型的特色，力图使本书适用范围更广，也关注化工热力学的实用性，如本书中的例题、习题及前沿话题能帮助学生领会热力学的思维方法，并将其原理应用于解决复杂的化工实际问题。在教材修订期间，中国共产党第二十次全国代表大会胜利召开，党的二十大报告将教育、科技、人才进行“三位一体”统筹安排，进一步突出了创新的核心地位，提高人才的创新能力是教育的使命和担当。在此背景下，为进一步突出学生“创新”能力的培养，本次修订还做了如下工作。1．众所周知，化工热力学概念多且抽象，不同概念之间又联系紧密，为了方便读者厘清热力学知识脉络和概念间的关联，本次修订增加了课程的知识图谱。知识图谱可清晰地显示出化工热力学的知识体系及各知识点之间的相互联系，同时标注出了知识点的认知层次，即理解、应用与分析。知识图谱中表示“应用”，即能将相应的知识点用于解决化工中遇到的真实问题；表示“分析”，即能够针对具体知识点，建立科学的思维方法（如分析与综合、归纳与演绎、抽象与概括、比较与推理等）并解决复杂的问题；未标注的为“理解”层次；表示在“物理化学”课程中已讲过的内容。知识图谱不仅厘清了课程主要内容和知识脉络，而且有助于学生全面理解课程的知识体系和网络，并进一步融合各知识点，提升学习该课程的兴趣和信心，学会科学思维的方法和习惯。不同掌握深度的知识点标注，方便学生认识课程的目标要求。2．增加了5个“前沿话题”。在主要章节后面增加了与章节内容相关的“前沿话题”，引入最新的前沿进展，不仅拓宽学生的视野，还有助于提升学生学习课程的热情，通过学习前沿学科进展，可促使学生进一步阅读最新进展文献，激发其科学精神和创新精神。3．增加了化工热力学重要词汇中英对照表，不仅帮助学生掌握重要的化工热力学专有术语的中英文表达，还方便学生学习和查阅英文文献资料。4．调整了部分内容，化学反应热和反应平衡调整到“主修部分”，环境热力学调整到“辅修部分”，增加了“复杂化学反应平衡”和“蒸汽系统”的内容。5．制做了微课视频、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。书中所附的参考文献是编写本书时所参考引用过的，也包括近几年国内外部分化工热力学及相关分支的重要教材或著作。本书由夏淑倩、马沛生、李永红主编，具体修订分工如下：夏淑倩负责第1～3、9～11章及附录、知识图谱和前沿话题，杨长生负责第4章，李永红负责第5章，陈明鸣负责第6章，李国柱负责第7、8章。鉴于年龄原因，本书前两版主编马沛生教授未再参与第三版编写，但在第三版修订过程中给予了全程指导和审阅。在此对马沛生教授多年来为本教材的奉献表示诚挚的感谢！同时对参加前两版教材编写的常贺英老师致以诚挚的感谢！由于编者水平有限，书中难免有不当之处，欢迎读者批评指正。编者2023年1月第一版前言化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化学工艺或化学工程学科的学生所必须掌握的，因此是化工类专业所必修的基础技术课程。编者们在多年的教学实践中，深感作为大学课程，化工热力学教材不必追求过深，在不失热力学体系严谨性的同时，务必使学生能体会化工热力学的实用性，目标是使学生有能力、有兴趣在课堂内学习，并减少学生对本课程的“恐惧感”。考虑到近年精细化学品生产的发展及环境热力学的兴起，我们力图使本教材成为一本使用面广、更易为学生接受的“十五”教材。我们认为本书的特点如下。1．化工热力学是一门非常实用的课程，虽然有许多抽象的概念和复杂的公式，但其目的绝不限于概念的推演和现象的解释，更要定量地给出求取能量或组成的方法，因此在化工计算及设计中有直接的应用。本书注意讲清应用，力图使学生能更好理解及掌握抽象的概念及复杂的公式。2．化学品对环境的影响越来越显著，成为社会发展的大问题，也成为化学工业能否发展的关键，同时也是化工进入环保企业的契机。环境热力学已成为新的交叉学科，为使化工类学生能掌握环境热力学知识，也使环境类学生能进入化工热力学领域，本教材加入一章进行讨论。3．化工热力学已成功地在石油化工中建立了计算方法体系，但对摩尔质量大的精细化学品尚很难推广使用。本书增加了“化工热力学在精细化工中的应用”一章，力图阐明化工热力学在精细化工应用中的特点及难点，希望使化工热力学在化工各方面（包括制药）都能应用，甚至扩大到环保工程专业。4．本书在处理模型与计算方法时，更偏重于计算方法，对所用的模型指出其来源，但不作微观推导。总之，本书属经典热力学范围，建议把分子热力学的要求安排在硕士层面上。5．本书的重点在于能量计算及组成计算，中心内容是p-V-T关系、逸度和活度、相平衡，书中也包括了少量工程热力学内容，例如在化工中常用的制冷原理及计算。6．在化工热力学计算中，一要模型，即提供计算方法及计算式；二要数据。如果缺乏数据，再好的计算方程也无法投入使用，因此化工数据已成为化工热力学的一个重要分支。本书加入“物性数据的估算”这一章，介绍化工数据中的一些入门知识。7．考虑到反应热的计算比化学平衡计算更重要，本书补入一些热化学内容，压缩了部分化学平衡内容。8．国内目前化工热力学课时有所差异，还要考虑自学之用，所以本书编排有弹性。本书分为两部分，前一部分（主修部分）共9章，后一部分（辅修部分）共3章，教师可按不同情况做出变动，若为少学时，大体上只能学习主修部分。另有附录，提供了约200个石油化工中常用物质的一批数据，相当于一个小型数据库，除供本书的例题及习题使用外，还可供读者在石油化工的热力学计算中使用。9．本书除作为教材外，也可供化工设计院、研究院、化工厂、环境化工工作者作为热力学方面的参考书。本书由马沛生主编，并编写第1章、第8章、第9章、第10章、第11章、第12章及附录。夏淑倩编写第2章、第3章及第5章的第5～7节。常贺英编写第4章及第7章。陈明鸣编写第5章的第1～4节及第6章。作者力图使本书具有特色，有更大的适用面，有更强的实用性，易于理解，并为后继课程（分离工程、反应工程等）打好基础。但本书内容变化较大，加之作者水平有限，对化工热力学的理解未必很深入，不当之处敬请批评指正。编者2005年3月第二版前言本书于2005年出版后，在多所高校中得到使用，在此深表谢意！同时我们感到应对本书及时修订改进。在第二版中我们坚持通用型的特色，力图使本书适用范围更广，并且更关注化工热力学的实用性，特别是在化工计算或设计中的应用。书中调整了部分内容，例如增加了热泵精馏，氨的t-s图单位改用国际标准单位。最大的变化是增加了“化工热力学的应用与展望”这一章，在此章中先总结了化工热力学在化工计算及设计中的应用和重要性，然后对化工热力学的发展进行了展望。增加这一章的目的是激发学生学习本课程的兴趣，使学生更好地理解化工热力学的精髓，也有助于学习与化工热力学有关的课程，包括毕业设计及今后的专业工作。书中所附的“参考文献”是编写本书时所参考引用过的，也包括近几年国内外部分化工热力学及相关分支的重要教材或著作。本书由马沛生、李永红主编，马沛生编写第1、7、8、10、11、12章及附录，李永红编写第3、9章，杨长生编写第4章，夏淑倩编写第2章，常贺英编写第5章，陈明鸣编写第6章。书中难免有不当之处，欢迎读者批评指正。编者2009年4月
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