《化工节能技术》第二章-高职类.pptx

化工节能技术教学安排、作业、考试总计：48学时（1-13周）平时成绩：出勤率、课堂回答、少量的习题（30％）考试成绩：开卷考试（70％）参考文献1、《化工节能原理与技术》，雷志刚编，化学工业出版社；2、《化工节能原理与技术》，冯霄编，化学工业出版社。第一章 绪论 主要内容能源概念及其分类能源资源现状及其特点能源及节能的潜力与意义化学工业与节能化工过程的热力学分析法第二章 节能的热力学基础一 能量及表现形式二 热力学第一定律三 热力学第二定律四 有效能和过程热力学分析第一节 能量及表现形式内能 功热位能、向动能能量的双重含义：数量与质量，数量是指能量的多少，质量是指能量的可用性。能量是物质做功的本领，做工能力越大，能品味越高。 能量的使用在本质上是指能量质量的使用，即能量在使用过程中数量是守恒的，但其质量是下降的，即能量在使用过程中的降质变废才是造成能耗的根本原因。1.1 能量的形式 1.2 基准状态1.2.1基准状态的确定基准状态：体系性质与周围环境中的热力学性质呈平衡的状态，是体系变化的终点和极限。物理能基准态物理能基准态基本太确立的两个原则1、研究的对象是体系、体系变化的终态是体系所处的周围的环境。2、进行的过程用分析是过程上的用能分析，从方便使用角度，对环境状态加以简化。1.2.2 物理基准态（1）基准温度25 ℃ （298K）（2）基准压力101.3kPa（3）基准相态 体系物流在基准温度和基准压力下所呈现的相态。1.2.3 化学基准态 基准物：在环境状态下处于平衡的、最稳定的物质，即在环境温度和压力下，再也不能通过化学反应和浓度变化释放出能量的物质。（1）构成环境基准物的特点每种元素都有其相应的基准物。各种基准物都用该是环境中能存在的物质。基准物之间不可以发生任何自发的化学变化。各种基准物都应该是相应元素的最稳定物质，其能量值为零。（2）基准物体系 不同学者提出的基准物体系不相同，都有一定的人为因素或实际考虑。第二节 热力学第一定律热力学体系（系统） 在对能量转换现象和过程进行能量分析时，需要从相互作用的物体中划出一定的研究对象，该研究对象就称为热力学体系，简称体系（系统）。 选取的主要依据：研究的需要和方便。 体系可以是一台设备、一个车间、一个工序、一条产品生产线、一个企业等。环境 体系之外相关的一切物质和空间统称为环境。 根据体系与环境间有无物质和能量的交换分为：封闭体系：与环境间无物质交换，而可以有能量交换的系统。隔离体系：与环境无物质交换，也无能量交换的系统。隔离系统又称孤立系统。敞开体系：与环境间既有能量交换又有物质交换的系统。12..P1,T1,m1P2,T2,m212化工生产中主要讨论稳流体系：在体系内无能量和物质的积累。 物料在体系内连续流动时，体系内任一点的热力学性质不随时间而变化，各点可不同；进出体系物料的质量流速都相等并不随时间而变化。即为稳流体系。状态 状态：热力学体系某一瞬间的宏观物理状况称为体系的热力学状态。平衡状态：在不受外界影响的条件下，体系宏观性质不随时间改变，即体系和环境间无任何势差存在（势差无限小）的状态。满足力平衡、热平衡、化学平衡、相平衡的状态。必要条件是，体系和环境之间不存在任何不平衡势差。状态参数和状态方程式状态参数：描写体系宏观状态的物理量。为状态的单值函数，因此也称为状态函数，具有点函数的性质，分为强度量和广度量两类。如：P、T、V、H、S、U、A、G等。状态公理：对于组成一定的体系，若存在着n种可逆功（体系进行可逆过程时和环境交换的功），则决定该体系平衡态的独立变量数为n+1个，其中1是考虑体系与环境交换热增加的独立变量数。如只有体积功时，为2。 状态方程式：基本状态参数P、V、T之间的函数关系，称为物质的状态方程式 F(P，V，T)=0过程与途径过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历。途径：过程前的状态称为始态，过程后的状态称为末态。而将实现这一过程的具体步骤称为途径。 注： 化学变化的能量与过程无关，根据盖斯定律，无论过程如何，只要初始状态和最终状态相同，热效应相同。化学变化的速率与过程有很大关系，如采用催化剂可以改变反应历程，从而加快反应速率。 过程的功与途径有关。功和热量 功和热量是体系和环境间由于势差存在传递能量的两种表现形式。 功：力和平行于力的作用线上位移的乘积。 功的热力学定义：如果体系对环境的单一效果，可归结为一个重物，则说体系作了功。 功是通过边界的一种传递性质，是过程量，包括膨胀功、电功、磁功、机械功等。 规定：体系得功为正。 热量：由于温差存在，在体系和环境间传递的能量。 也是通过边界的一种传递性质，是过程量。规定体系吸热为正。可逆过程可逆过程：过程进行时无摩擦，且每一步的推动力无限小，为一无限缓慢的过程。 实际过程由于有摩擦