下面是小编为大家整理的2023年黑龙江省高等教育自学考试化学工程081203专业独立本科段化工热力学考试大纲,供大家参考。
黑龙江省高等教育自学考试 化学工程(081203)专业（独立本科段） 化工热力学考试大纲 (课程代码 2485) 黑龙江省高等教育自学考试委员会办公室 二○○九年十月 化工热力学考试大纲 适用专业：化学工程（独立本科段） 学 时：54 一、课程的性质、目的和任务 化工热力学是化学工程专业学生的一门专业基础理论课。通过本课学习掌握流体和溶液的热力学性质，化工过程中能量平衡和能量的合理利用，以及物理变化和化学变化过程中体系的平衡条件的热力学基本原理和基本计算方法；培养学生运用热力学分层分析和解决实际问题的能力。
二、课程的基本要求 本课程是在学生修完《物理化学》课的基础上进行的。通过本课程的学习，要求学生掌握热力学基本定律及其在化工生产中的应用；熟悉热和功的计算；初步了解运用有效能概念；重点掌握真实溶液的热力学性质及多元体系相平衡关系的计算方法。
三、课程内容和考核目标 第一章 绪论（5 学时） （一）学习目标 绪论部分主要讲述化工热力学的基本概念，一般计算方法及热力学研究的意义。要求理解基本概念并能够掌握化工热力学内容三要素。
（二） 课程内容 第一节 目的、意义和范围（0.5 学时） 第二节 化工热力学的内容及安排（1 学时） 第三节 教材的结构体系（0.5 学时） 第四节 热力学性质（1 学时） 第五节 热力学基本概念的回顾（1 学时） 第六节 热力学性质计算的一般方法（1 学时） （三） 考核知识点 1. 基本概念，如：系统，环境，封闭系统，敞开系统，孤立系统，强度性质，容量性质，状态函数及其特点等；
2. 平衡状态热力学过程；
3. 化工热力学内容三要素；
4. 非均相系统达到平衡状态后各相热力学性质的计算；
5. 非均相系统相平衡准则的获得与均相敞开系统的热力学关系时的关系；
6. 均相系统与非均相系统的性质的组成；
7. 纯物质气液平衡系统与单相系统自由度的确定；
8. 非均相系统的平衡状态的表现。
（四） 考核要求 1. 识记 （1） 系统，环境，封闭系统，敞开系统，孤立系统，强度性质，容量性质，状态函数及其特点等基本概念 （2） 化工热力学内容三要素 （3） 平衡状态热力学过程 （4） 均相系统与非均相系统的性质的组成 2. 领会 （1） 非均相系统相平衡准则的获得与均相敞开系统的热力学关系时的关系 （2） 非均相系统的平衡状态的表现 3. 简单应用 （1） 非均相系统达到平衡状态后各相热力学性质的计算 （2） 纯物质气液平衡系统与单相系统自由度的确定 第二章 p-V-T 关系和状态方程（10 学时） （一） 学习目标 本章要求在了解纯物质 p-V-T 行为的基础上，掌握常见的状态方程和对应态原理、流体饱和热力学性质等，并能够求解状态方程的根；掌握汽化曲线的两个端点；临界状态的特点等。
（二） 课程内容 第一节 引言（0.5 学时） 第二节 纯物质的 p-V-T 相图（1 学时） 第三节 状态方程（EOS）（1 学时） 第四节 立方型状态方程（1.5 学时） 1. van der Waals（vdw）方程 2. Redlich-Kwong（RK）方程 3. Soave（SRK）方程 4. Peng-Robinson（PR）方程 第五节 多常数状态方程（1.5 学时） 1. virial 方程 2. Benedict-Webb-Rubin（BWR）方程 3. Martin－Hou（MH）方程 第六节 热力学性质计算的一般方法（1 学时） 1. 三参数对应态原理 2. 形状因子对应态原理 第七节 流体的饱和热力学性质（1 学时） 1. 饱和蒸汽压、汽化焓和汽化熵 2. 饱和液体摩尔体积 第八节 混合法则（1.5 学时） 1. virial 方程的混合法则 2. 立方型方程 3. BWR 方程 4. MH-81 方程 5. 修正的 Rackett 方程 6. 对应态原理 第九节 状态方程体积根的求解（1 学时） 1. 状态方程体积根在 p-V 图上的几何形态 2. 状态方程体积根的求解 （三） 考核知识点 1. 纯物质的 p-V-T 相图、常见状态方程和对应态原理及求解状态方程的根 2. 掌握超临界流体、蒸汽压等概念。
3. 能够掌握汽化曲线的两个端点；
4. 临界状态的特点；
5. 同温度下过冷液体、过热蒸汽的压力分别与饱和蒸汽压的比较；
6. 分析某温度下纯物质在 p-V 图与 p-T 图上泡点和露点的情况；
7. 实际流体的临界压缩因子的范围；Virial 系数的物理意义；Lydersen、Pizer 的两个三参数对应态原理各自的三个参数；偏心因子的物理意义；不同流体的偏心因子的值；Vad 方程常数 a、b 的物理意义；
8. 汽液平衡蒸汽曲线的起始点；利用纯物质状态方程研究混合物的性质；立方型状态方程确定纯物质的饱和蒸汽体积和饱和液相体积。
（四） 考核要求 1. 识记 （1） 超临界流体、蒸汽压等概念 （2） 临界状态的特点 （3） 实际流体的临界压缩因子的范围，Virial 系数的物理意义；Lydersen、Pizer 的两个三参数对应态原理各自的三个参数；偏心因子的物理意义 2. 领会 （1） 能够掌握汽化曲线的两个端点 （2） 不同流体的偏心因子的值 3. 简单应用 （1） 汽液平衡蒸汽曲线的起始点；利用纯物质状态方程研究混合物的性质；立方型状态方程确定纯物质的饱和蒸汽体积和饱和液相体积。
（2） 同温度下过冷液体、过热蒸汽的压力分别与饱和蒸汽压的比较 第三章 均相封闭系统热力学原理及其应用（12 学时） （一） 学习目标 本章要求掌握偏离函数、逸度、逸度系数和干度的定义；用热力学基本关系式及其全微分形式证明其它关系；熟练利用热力学基本方程式和Maxell关系式进行其他关系式的证明等。
（二） 课程内容 第一节 引言（0.5 学时） 第二节 热力学定律与热力学基本关系式（1 学时） 第三节 Maxwell 关系式（1 学时） 第四节 偏离函数及应用（1 学时） 第五节 以 T,p 为独立交量的偏离函数（1 学时） 第六节 以 T,V 为独立变量的偏离函数（1 学时） 第七节 逸度和逸度系数（1.5 学时） 1. 逸度和逸度系数的定义 2. 逸度系数与 p-V-T 的关系 3. 逸度和逸度系数随 T,p 的变化 第八节 Joule-Thomoson 系数（1 学时） 第九节 用对应态原理计算偏离函数和逸度系数（1 学时） 第十节 均相热力学性质计算（1 学时） 1. 纯物质 2. 定组成混合物 第十一节 纯物质的饱和热力学性质计算（1 学时） 1. 纯物质的汽液平衡原理 2. 饱和热力学性质计算 第十二节 热力学性质图、表（1 学时） 1. T-S 图和 lnp-H 图的一般形式 2. 热力学性质图、表的制作原理 （三） 考核知识点 1. 均相封闭系统热力学函数与 p,V,T 之间的关系；
2. Green 定律；Maxell 关系式；
3. 逸度和逸度系数的定义及其计算；
4. 均相热力学性质的计算（掌握偏离函数、逸度、逸度系数和干度的定义）；
5. 用热力学基本方程式（及其全微分形式）和 Maxell 关系式进行其他关系式的证明；
6. Joule-Thomoson 系数及其物理意义；等焓过程温度随 Joule-Thomoson 系数的变化规律；
7. 热力学基本关系式适用的系统；参考压力 P 0 对偏离函数的影响；偏离函数与 P 0 无关的条件与原因；P 0 的两种取值；有关偏离函数的几点注意；
8. 以逸度系数表示纯物质的气液平衡的准则；参考态 M ig 状态的选择；不可将纯物质的饱和性质计算方法推广到混合物的原因；
9. 温熵图、压焓图。
（四） 考核要求 1. 识记 （1） 均相封闭系统热力学函数与 p,V,T 之间的关系 （2） 逸度和逸度系数的定义 （3） Joule-Thomoson 系数及其物理意义 （4） 以逸度系数表示纯物质的气液平衡的准则 2. 领会 （1） 等焓过程温度随 Joule-Thomoson 系数的变化规律 （2） 参考压力 P 0 对偏离函数的影响，有关偏离函数的几点注意 3. 简单应用 （1） Maxell 关系式的推导 （2） 温熵图、压焓图 4. 综合应用 （1） 逸度和逸度系数的计算 （2） 用热力学基本方程式和 Maxell 关系式进行其他关系式的证明 （3） 均相热力学性质的计算（掌握偏离函数、逸度、逸度系数和干度的定义） 第四章 均相敞开系统热力学及相平衡准则（13 学时） （一） 学习目标 本章要求掌握敞开系统的热力学关系式及化学势；相平衡准则和相律；偏摩尔性质与摩尔性质的关系；Gibbs-Duban 方程，自由度；偏摩尔性质；活度系数；超额性质等内容，并能熟练进行混合物中组分逸度、自由度等的计算。
（二） 课程内容 第一节 引言（0.5 学时） 第二节 均相敞开系统的热力学关系（1 学时） 第三节 相平衡准则（1 学时） 第四节 非均相平衡系统的相律（1 学时） 第五节 偏摩尔性质（1 学时） 第六节 摩尔性质和偏摩尔性质之间的关系（1.5 学时） 1. 用偏摩尔性质表达摩尔性质 2. 用摩尔性质表达偏摩尔性质 3. 偏摩尔性质之间的依赖关系——Gibbs-Duhem 方程 第七节 混合过程性质变化（1 学时） 第八节 混合物中组分的逸度（1 学时） 1. 定义 2. 由组分逸度表示的相平衡准则 3. 逸度的性质 第九节 组分逸度系数的计算（1 学时） 第十节 理想溶液和理想稀溶液（1 学时） 第十一节 活度系数定义及其归一化（1 学时） 1. 活度系数的对称归一化 2. 活度系数的不对称归一化 第十二节 超额性质（1 学时） 1. 超额吉氏函数 2. 混合焓 3. 其他超额性质 第十三节 活度系数模型（1 学时） 1. 二元 Margules 方程 2. 二元 van Laar 方程 3. Wilson 方程 4. NRTL 方程 5. 基团贡献法预测液体混合物的活度系数简介 （三） 考核知识点 1. 敞开系统的热力学关系式及化学势；
2. 相平衡准则和相律；
3. 偏摩尔性质与摩尔性质间的关系；
4. Gibbs-Duhem 方程；
5. 混合过程性质变化；
6. 混合物中组分逸度极其计算方法；
7. 理想溶液，超额性质与活度系数 （四） 考核要求 1. 识记 （1） 自由度 （2） Gibbs-Duban 方程 （3） 理想溶液，超额性质与活度系数 （4） 非均相封闭系统含两相和 N 组分相平衡时的特点 （5） 不同溶液的超额吉氏函数的取值 2. 领会 （1） 偏摩尔性质与摩尔性质的关系 （2） 压力趋于零时混合物的组分逸度的值 （3） 含有 N 个组分 M 个相的非均相混合的相平衡准则；
3. 简单应用 （1） 理想溶液混合过程中性质的变化 （2） 敞开系统的热力学关系式及化学势 4. 综合应用 （1） 相平衡准则和相律的应用 （2） 熟练进行混合物中组分逸度、自由度等的计算 第五章 非均相系统的热力学性质计算（4 学时） （一） 学习目标 本章要求掌握混合的相图，气液平衡数据的一致性检验，热力学性质的推算和预测，共沸点液相的性质与纯物质的异同点，泡点计算、露点计算、闪蒸计算的特点，状态方程计算混合物汽液平衡的步骤，低压气体在液体中溶解度变化情况等；并能够掌握等压下不同物质相变过程的实质。
（二） 课程内容 第一节 引言（1 学时） 第二节 混合物的汽液平衡（1 学时） 1. 混合物的汽-液相图 2. 汽液平衡的准则和计算方法 3. 汽液平衡计算类型 4. 状态方程法（EOS 法）计算混合物的汽液平衡 5. 关于相互作用参数 6. 状态方程十活度系数法（EOS＋γ法）计算混合物的汽液平衡 7. 低压气体在液体中的溶解度 8. 固体在流体中的溶解度 9. 活度系数模型参数的估算 10. 无模型法（NM 法）简介 11. 汽液平衡数据的一致性检验 第三节 其他类型的相平衡计算（1 学时） 1. 液液平衡 2. 汽液液平衡 3. 固液平衡 第四节 混合物热力学性质的相互推算（1 学时） 1. EOS 法 2. 活度系数法 （三） 考核知识点 1. 混合的相图和相平衡的计算；
2. 气液平衡数据的一致性检验；
3. 热力学性质的推算和预测；
4. 混合物的气液平衡；
5. 共沸点；共沸点液相的性质与纯物质的异同点；
6. 等压下不同物质相变过程的实质；
7. 泡点计算、露点计算、闪蒸计算的特点；
8. 状态方程计算混合物汽液平衡的步骤；
9. 低压气体在液体中溶解度变化情况；
10. 由吉氏函数变化判断液相混合的状态 （四） 考核要求 1. 识记 （1） 状态方程法计算混合物汽液平衡的步骤 （2） 热力学性质的推算和预测 （3） 混合物的气液平衡 2. 领会 （1） 低压气体在液体中的溶解度 （2） 共沸点液相的性质与纯物质的异同 （3） 气液平衡数据的热力学一致性检验 3. 简单应用 （1） 由吉氏函数变化判断液相混合的状态 （2） 等压下不同物质相变过程的实质 4. 综合应用 （1） 混合的相图和相平衡的计算 （2） 泡点计算、露点计算、闪蒸计算 第六章 流动系统的热力学原理及应用（8 学时） （一） 学习目标 本章要求掌握稳定流动过程及其热力学原理；熟练掌握并应用熵生、熵流、理想功、损失功的概念并会作相应的计算等。
（二） 课程内容 第一节 引言（0.5 学时） 第二节 热力学第一定律（1 学时） 1. 封闭系统的热力学第一定律 2. 稳定流动系统的热力学第一定律 第三节 热力学第二定律和熵平衡（1.5 学时） 1. 热力学第二定律 2. 熵及熵增原理 3. 封闭系统的熵平衡 4. 稳定流动系统的熵平衡 第四节 有效能与过程的热力学分析（1.5 学时） 1. 理想功 2. 损失功 3. 有效能 4. 有效能效率和有效能分析 第五节 气体的压缩与膨胀过程（1 学时） 1. 气体的压缩 2. 气体的膨胀 第六节 动力循环（1 学时） 1. 朗肯循环（Rankine Cycle） 2. 朗肯循环的改进 第七节 制冷循环（1 学时） 1. 蒸汽压缩制冷循环 2. 吸收制冷循环原理介绍 3. 气体的液化 第八节 热泵（0.5 学时） （三） 考核知识点 1. 稳定流动过程及其热力学原理；
2. 气体的压缩与膨胀过程；
3. 热力学第二定律的实质；
4. 卡诺定律；熵增原理；
5. 稳流过程理想功的相关因素；理想功与轴功的区别。
6. 理想功、有效能、损失功的概念及相应的计算 （四） 考核要求 1. 识记 （1） 稳定流动过程及其热力学原理的理论基础 （2） 热力学第二定律的实质 2. 领会 （1） 卡诺定律 （2） 熵增原理 （3） 理想功与轴功的区别 3. 简单应用 （1） 稳流过程理想功的相关因素 （2） 蒸汽压缩制冷循环 4. 综合应用 有效能与过程的热力学分析：理想功、有效能、损失功等的计算 第七章 热力学在其他领域的应用 （一） 学习目标 本章内容只要求对热力学在其他领域的应用，即界面热力学、电解质溶液热力学、聚合物系统热力学、非平衡态热力学等作一般性了解，不在考试要求范围。
（二） 课程内容 第一节 界面...