A Textbook of Chemical Engineering Thermodynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice-Hall of India Pvt.Ltd

作者:K.V. Narayanan

出品人:

页数:520

译者:

出版时间:2004-8-30

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9788120317321

丛书系列:

图书标签:

• 化学工程
• 热力学
• 教科书
• 化学
• 工程
• Thermodynamics
• 化学工程热力学
• 高等教育
• 理工科
• 经典教材

化学工程热力学入门：原理、应用与进展 本书旨在为化学工程领域的学生和从业者提供一套全面而深入的热力学原理学习材料，聚焦于这些基本原理在化学工程实践中的具体应用。我们致力于构建一个清晰的逻辑框架，引导读者理解热力学定律如何支配物质和能量的转化过程，以及如何在化工设计、过程优化和安全评估等方面发挥关键作用。本书的编写风格力求严谨而不失生动，注重理论与实践的结合，旨在培养读者解决实际工程问题的能力。 第一部分：热力学基础与基本概念 我们将从热力学的基本概念出发，为读者打下坚实的基础。首先，我们会详细阐述能量、功、热量等核心概念，以及它们之间的相互关系。这部分将通过直观的类比和具体的实例，帮助读者建立对能量形式及其转化的初步认识。紧接着，我们将深入探讨系统、边界、状态、过程等热力学系统定义中的关键要素。理解这些概念是进行任何热力学分析的前提。 接下来，我们将系统性地介绍热力学第一定律（能量守恒定律）。我们会从宏观和微观两个层面来阐释它，讲解潜热、显热、焓、内能等概念，并演示如何运用第一定律分析能量平衡方程，解决涉及相变、化学反应和流动过程的能量传递问题。在此基础上，我们将引入热力学第二定律（熵增原理）。这部分将深入讲解熵的概念，阐释其物理意义，以及熵增原理如何决定过程的自发性和方向性。我们将探讨可逆与不可逆过程的区别，以及卡诺循环等理想热力学循环，为理解实际工程装置的效率极限奠定基础。 此外，本书还将详细介绍热力学第三定律，并阐述其在绝对零点和熵的确定方面的意义。我们还会引入热力学势的概念，如吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能，并解释它们如何作为判断过程自发性和化学反应平衡的有效判据。这些概念的引入将为后续更深入的分析和应用提供强大的工具。 第二部分：物质的热力学性质与相平衡 理解物质的热力学性质是应用热力学原理解决工程问题的关键。本书将详细介绍纯物质和混合物的热力学性质。我们将讲解如何利用实验数据、图表以及状态方程（如理想气体定律、范德华方程、RKS方程、SRK方程等）来计算和预测物质的焓、熵、热容、压缩因子、逸度等关键参数。重点将放在偏差方程的应用，以及如何选择适合不同压力和温度范围的状态方程。 相平衡是化学工程中的核心议题之一，本书将对其进行详尽的论述。我们将深入讲解相律，并分析单组分和多组分系统的相平衡行为。对于二元和多元液相混合物的相图，我们将详细介绍液-液平衡、汽-液平衡（包括理想溶液和非理想溶液的汽液平衡）、固-液平衡和固-固平衡。我们会讲解Raoult定律、Henry定律及其适用范围，并重点介绍活度系数模型（如Margules方程、Wilson方程、NRTL方程、UNIQUAC方程）在描述非理想溶液行为中的重要性。 此外，本书还将深入探讨三相平衡和多组分多相平衡的复杂性，并介绍吉布斯相律在这些复杂系统分析中的应用。对于共沸现象，我们将深入分析其成因，并介绍分离共沸混合物的常用工程技术，如共沸精馏、萃取精馏和变压精馏。 第三部分：化学反应热力学 化学反应是化学工程的核心过程，理解其热力学规律对于过程设计和优化至关重要。本书将详细介绍化学反应的热力学。我们将从反应热的概念出发，讲解恒压反应热和恒容反应热，以及如何利用标准生成焓和标准燃烧焓来计算反应热。重点将放在基尔霍夫定律的应用，用于计算不同温度下反应热的变化。 化学平衡是化学反应热力学中最核心的部分。我们将深入讲解平衡常数的概念，并介绍其与温度、压力以及反应物和产物化学计量系数的关系。我们将详细推导和应用范特霍夫方程，用于预测平衡常数随温度的变化。对于多相反应，我们将讲解如何建立和处理非均相平衡体系。 本书还将重点关注多重平衡体系，包括同时存在的汽-液平衡和化学反应平衡。我们将介绍如何结合相平衡和化学平衡来分析复杂反应体系的转化率和产物分布。此外，我们将讨论化学反应动力学与热力学的相互作用，阐述如何在结合反应速率和平衡限制的前提下，设计出高效且经济的反应器。 第四部分：统计热力学入门 为了更深入地理解宏观热力学现象的微观本质，本书将引入统计热力学的基本概念。我们将从分子模型出发，介绍宏观热力学量（如内能、熵、自由能）与分子运动和能量的联系。我们将讲解配分函数的概念，并演示如何利用配分函数来计算系统的宏观热力学性质。 这部分内容将帮助读者理解为什么理想气体熵与体积和温度相关，以及为什么存在不同的分子构型会影响物质的熵。我们将介绍玻尔兹曼分布和费米-狄拉克分布以及玻色-爱因斯坦分布，并解释它们在描述不同类型粒子（如经典粒子、电子、光子）能量分布中的作用。通过统计热力学，读者将能够建立起微观粒子行为与宏观热力学现象之间的桥梁，为理解更复杂的热力学问题提供更深刻的视角。 第五部分：热力学在化学工程中的应用 本书的重点在于将热力学原理应用于实际的化学工程问题。我们将详细分析能量传递设备的设计与优化，包括换热器的传热计算和效率评估，以及蒸发器和冷凝器的设计准则。 对于分离过程，我们将重点阐述精馏的理论基础，包括平衡分馏、多级精馏的计算方法（如McCabe-Thiele图解法和横梁方程法），以及吸收和萃取过程的热力学分析。我们将深入讲解塔设备的设计参数，如塔板效率、传质单元数等，并说明热力学性质在这些计算中的作用。 在流体机械方面，我们将分析泵、压缩机和涡轮机的能量转换过程，以及如何应用能量方程来计算其效率和性能。特别地，我们将探讨节流过程，如焦耳-汤姆逊效应，并分析其在制冷和分离过程中的应用。 过程设计与优化是化学工程的核心任务，本书将重点介绍如何运用热力学知识进行流程模拟和经济性分析。我们将探讨如何利用热力学软件对复杂流程进行能量和物质衡算，并识别过程中的瓶颈和节能机会。我们将强调过程集成的概念，如热联合，以最大化能源利用效率，降低运行成本。 此外，本书还将涉及安全工程中的热力学应用，包括火灾和爆炸风险评估，以及危险品泄露的扩散模型。我们将讨论如何利用热力学数据来评估物质的稳定性、反应活性以及潜在的危险性。 第六部分：现代热力学进展与前沿 为了紧跟学术发展的步伐，本书的最后部分将展望现代热力学进展与前沿。我们将简要介绍非平衡态热力学的基本思想，包括熵产生率、耗散结构等概念，并探讨其在复杂系统（如生物系统、环境系统）中的潜在应用。 我们还将触及分子模拟在热力学研究中的作用，例如分子动力学模拟和蒙特卡洛模拟如何为理解物质的微观性质和相变行为提供更直观的证据。 最后，本书将简要介绍可再生能源和可持续化学领域中热力学扮演的关键角色，例如太阳能利用、生物燃料生产以及碳捕获和封存等过程的热力学分析。 本书的编写贯穿始终的宗旨是：通过清晰的讲解、丰富的实例和严谨的推导，使读者能够深刻理解化学工程热力学的基本原理，并具备将其灵活运用到实际工程问题中的能力。我们希望本书能够成为读者在化学工程领域学习和职业发展道路上的得力助手。

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