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浅谈化工热力学实验装置的热力学研究方法

   浅谈化工热力学实验装置的热力学研究方法
  化学工程的一个分支是热力学基本定律应用于化学工程领域中而形成的一门学科。主要研究化工过程中各种形式的能量之间相互转化的规律及过程趋近平衡的极限条件,为有效利用能量和改进实际过程提供理论依据。
  沿革热力学是物理学的一个组成部分,它是在蒸汽机发展的推动下形成的。zui初只涉及热能与机械能之间的转换,以后逐渐扩展到研究与热现象有关的各种状态变化和能量转换的规律。在热力学的基本定律中,热力学*定律表述能量守恒关系,热力学第二定律从能量转换的特点论证过程进行的方向。这两个定律具有普遍性,在化学、生物学、机械工程、化学工程等领域得到了广泛的应用。
  经典热力学方法热力学是一种宏观理论,不考虑物质微观结构。由热力学定律导出的结果,都是一些宏观性质间的,具有充分的可靠性和普遍性。如从化工热力学导出的由p-V-T关系计算热力学性质(如内能、焓、熵及逸度)的公式,原则上适用于计算任何状态的任何物质,进而用于计算热力学过程、相平衡和化学平衡。但经典热力学方法不能解决由微观结构所决定的物质特性,如物质的p-V-T关系的确定就超出了经典热力学的范畴。
  分子热力学方法统计力学结合构作半经验模型的方法,在化工热力学的发展过程中正起着越来越重要的作用。它使建筑在热力学基本定律上的化工热力学,在解决其主要课题时,没有受到经典热力学方法的限制。统计力学是从物质的微观模型出发,运用统计的方法,导出微观结构与宏观性质之间的关系,如从分子间相互作用的位能函数和径向分布函数,导出p-V-T关系。但由于分子结构十分复杂,统计力学目前还只能处理比较简单的情况。对于比较复杂的实际系统,须先作简化,建立一些半经验的数学模型,利用实验数据,回归模型参数。这种方法,在研究状态方程和活度系数方程中已广泛使用。

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