化工計算電子課件第二章化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

第二章化工常用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1.掌握化工常用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型；2.掌握收集化工常用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的方法；主要內(nèi)容常用基本物性數(shù)據(jù)常用熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)傳遞參數(shù)本章要求第一頁，共二十頁。第一節(jié)常用基本物性數(shù)據(jù)一、臨界常數(shù)

臨界常數(shù)是重要的物質(zhì)基本性質(zhì)數(shù)據(jù)，它不僅表示本身的物理意義，而且也是用以計算其他物質(zhì)基本性質(zhì)的主要數(shù)據(jù)。1.臨界溫度氣體可以液化的最高溫度稱為臨界溫度，記作Tc。2.臨界壓力臨界溫度下氣體液化所需的最低壓力稱為臨界壓力，記作Pc。3.臨界體積在臨界溫度及臨界壓力下，1mol氣體所占的體積稱為臨界體積，記作Vc，即為摩爾臨界體積。4.臨界常數(shù)的應(yīng)用臨界溫度、臨界壓力和臨界體積通稱為臨界常數(shù)。

第二頁，共二十頁。第一節(jié)常用基本物性數(shù)據(jù)二、密度和相對密度1.密度⑴密度單位體積的物質(zhì)所具有的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度。定義式為理想氣體：第三頁，共二十頁。⑵重度單位體積物質(zhì)的重量稱為該物質(zhì)的重度，定義式：2.相對密度物質(zhì)A的相對密度是物質(zhì)A的密度與基準(zhǔn)物質(zhì)的密度之比。相對密度一般可通過數(shù)據(jù)手冊查得。第一節(jié)常用基本物性數(shù)據(jù)

第四頁，共二十頁。三、蒸氣壓和飽和蒸氣壓在一定的溫度下，液體內(nèi)的一些分子會由于運動而逸出液面形成蒸氣，同時還有一部分分子從蒸氣中經(jīng)過液面進(jìn)入液體內(nèi)。當(dāng)逸出液面進(jìn)入蒸氣的分子總數(shù)與經(jīng)過液面進(jìn)入液體的分子總數(shù)相等時，我們就說液體與其液面上的蒸氣呈飽和狀態(tài)。當(dāng)液體與其蒸氣呈平衡狀態(tài)時，此蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。蒸氣壓隨溫度升高而增加。在相同的溫度下，不同的液體的飽和蒸氣壓不同。蒸氣壓越高，液體越容易汽化。第一節(jié)常用基本物性數(shù)據(jù)第五頁，共二十頁。典型蒸氣壓計算經(jīng)驗公式1.安托尼(Antoine)公式：2.克拉貝龍（Clapeyron）蒸氣壓方程：

第一節(jié)常用基本物性數(shù)據(jù)第六頁，共二十頁。第一節(jié)常用基本物性數(shù)據(jù)蒸汽壓的計算舉例

例2-2巳知水的安托尼常數(shù)A＝7.96681，B＝1668.211C＝228．求100℃時水的飽和蒸氣壓為多少？

解：得：第七頁，共二十頁。

熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)是化工計算中常用的另一類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。常用的有：內(nèi)能、焓、熵、熱容、相變熱、自由能、自由焓等。本節(jié)主要內(nèi)容是介紹熱容、相變熱、焓等熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)的物理意義、計算或估算方法。第二節(jié)常用熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)第八頁，共二十頁。一、熱容

當(dāng)對物質(zhì)進(jìn)行加熱時，其溫度升高，當(dāng)物質(zhì)冷卻時放熱，其溫度降低。單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1K（或l℃）所需的熱量稱為熱容，又叫比熱。

1.分類

按物質(zhì)的量分

⑴質(zhì)量熱容，單位為⑵摩爾熱容，單位為

按過程特征分

⑴恒壓熱容：⑵恒容熱容：氣體的和不同，但固體和液體的和差別很小，化工計算中所用的熱容一般都是等壓熱容。第二節(jié)常用熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)第九頁，共二十頁。2.計算方法⑴式中a、b、c、d——物質(zhì)熱容隨溫度變化的擬合參數(shù)⑵當(dāng)缺乏數(shù)據(jù)時，可用基團(tuán)結(jié)構(gòu)加和法進(jìn)行估算。式中各參數(shù)查取見教材適合：理想氣體3.舉例：略（見教材）第二節(jié)常用熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)第十頁，共二十頁。第二節(jié)常用熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)

二、相變熱1.定義任何物質(zhì)都有三種相態(tài)，氣相、液相和固相，在化工生產(chǎn)過程中，因為反應(yīng)條件的變化和化學(xué)反應(yīng)的影響，常有物質(zhì)會從一種相態(tài)變到另一種相態(tài)，出現(xiàn)蒸發(fā)、冷凝、結(jié)晶、升華等相變過程，在相變發(fā)生的過程中伴隨著熱量的產(chǎn)生，稱為相變熱。2.分類⑴蒸發(fā)熱（或冷凝熱）：當(dāng)溫度和壓力不變，1mol液體蒸發(fā)時所需的熱量（或氣體冷凝時放出的熱量），用表示。

⑵熔融熱（或凝固熱）：當(dāng)溫度和壓力不變，1mol固體熔融所需的熱量（或液體凝固時放出的熱量），用表示。⑶升華熱（或凝華熱）：當(dāng)溫度和壓力不變，1mol固體升華時所需的熱量（或氣體凝華時放出的熱量），用表示。

第十一頁，共二十頁。3.計算相變熱的經(jīng)驗公式蒸發(fā)熱的經(jīng)驗公式：⑴特魯頓（Trouton）法則⑵里德爾（Reidel）法則

⑶克-克（Clausius-Clapeyron）方程⑷沃森（Watson）公式第二節(jié)常用熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)

第十二頁，共二十頁。第二節(jié)常用熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)4．舉例例2-4用特魯頓和里德爾公式分別計算乙醚在正常沸點時的蒸發(fā)熱（乙醚的、、）。解：（1）用（2-16）式計算，取88，則（2）用（2-17）式計算，由、、

第十三頁，共二十頁。三、焓1.定義焓是一個狀態(tài)函數(shù)，它的定義式是：式中H——體系的焓，J；

U——體系的內(nèi)能，J；

p——體系的壓力，Pa；V——體系的體積，m3

2.計算第二節(jié)常用熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)第十四頁，共二十頁。

化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程往往伴隨著化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)過程的反應(yīng)熱是能量衡算過程中的一個重要參數(shù)，本節(jié)重點介紹標(biāo)準(zhǔn)生成熱、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱及反應(yīng)熱的有關(guān)概念及它們之間的聯(lián)系。一、標(biāo)準(zhǔn)生成熱第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)在25℃，101.3kPa下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol化合物時的焓變即為標(biāo)準(zhǔn)生成熱，以表示，單位為：kJ?mol-1，與物質(zhì)狀態(tài)有關(guān)，同一種物質(zhì)在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱都是不一樣的，在25℃，101.3kPa下，處于穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)其=0，常見物質(zhì)的可查有關(guān)的手冊，本書附錄中也收錄了一些常見物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱數(shù)據(jù)。第十五頁，共二十頁。二、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)三、反應(yīng)熱1.定義

在25℃，101.3kPa下，由各種處于穩(wěn)定狀態(tài)的1mol物質(zhì)進(jìn)行燃燒反應(yīng)生成指定燃燒產(chǎn)物時的焓變，稱為物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱，以表示。常見物質(zhì)的可查有關(guān)的手冊，本書附錄中也收錄了一些常見物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱數(shù)據(jù)。在25℃，101.3kPa下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol化合物時的焓變即為標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)生成熱，以表示，單位為：kJ?mol-1，與物質(zhì)狀態(tài)有關(guān)，同一種物質(zhì)在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱都是不一樣的，在25℃，101.3kPa下，處于穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)其=0，常見物質(zhì)的可查有關(guān)的手冊，本書附錄中也收錄了一些常見物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱數(shù)據(jù)。第十六頁，共二十頁。

2．計算1）由標(biāo)準(zhǔn)生成熱計算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱由標(biāo)準(zhǔn)生成熱計算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱可采用下式：2）由標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱計算

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)第十七頁，共二十頁。

一、黏度

1.定義 當(dāng)流體流動時，由于其內(nèi)部分子間的作用力不產(chǎn)生的阻力。不同的流體產(chǎn)生的阻力大小不同，所以有的流體容易流動，有的流體較難流動。表示這種阻力大小的物性叫做黏度。

2.分類黏度一般分為動力黏度和運動黏度兩種。⑴動力黏度——動力黏度度是兩流體層相距1cm，其面積各為1cm2，相對移動速度為lcm／s時所產(chǎn)生的阻力。動力黏度又稱絕對黏度，通常所謂的黏度就是指動力黏度。⑵運動黏度——運動黏度是流體的動力黏度與其密度之比：

第四節(jié)傳遞參數(shù)第十八頁，共二十頁。二、熱導(dǎo)率熱量能夠從物體的高溫部分沿著物體傳到其低溫部分。這種傳熱過程叫做熱傳導(dǎo)。不同的物質(zhì)傳熱的本領(lǐng)并不相同。物質(zhì)的傳熱本領(lǐng)可以用熱導(dǎo)率表示。熱導(dǎo)率的定義為物質(zhì)厚度為1m，其兩壁面溫度相差1K時，每單位時間通過該平壁的熱量，以λ表示，λ數(shù)值越大，該物質(zhì)的導(dǎo)熱性能越好。規(guī)律：金屬的熱導(dǎo)率最大，傳熱效果最好，非金屬的固體次之，液體的較小，氣體的最小。

第四節(jié)傳遞參數(shù)第十九頁，共二十頁。內(nèi)容總結(jié)第二章化工常用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1K（或l℃