一、课程与任课教师基本信息
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课程名称：化工热力学 |
课程类别：必修课√ 选修课□ |
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总学时/周学时/学分：48/3/3 |
其中理论/实验（实训、讨论等）学时：40/8 |
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授课时间：1-16 周 星期二 5-7 节 |
授课地点：7B-410 |
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开课单位：能源与化工系 |
适用专业班级：2013级化学工艺1班 |
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任课教师姓名：杨国军 |
职称：讲师 |
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联系电话：0769-22862031 |
Email: yangguojun@dgut.edu.cn |
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答疑时间、地点与方式：采用集体答疑与个别答疑相结合的形式，集体答疑的时间、地点与上课基本相同，个别答疑主要通过电子邮件与电话联系等方式。 |
二、课程简介
《化工热力学》课程系统地讲授将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法。它以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态；利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析；利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究；利用化工热力学的方法对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算等。
三、课程目标
培养学生节约能源、合理利用能源的观点；研究各种物理和化学变化过程中达到平衡的理论极限、条件和状态，为分离过程、化学反应过程提供相平衡和化学平衡数据；使学生掌握热力学性质数据的获取方法（查阅文献、建立数学模型、利用实验数据等），培养学生树立工程观点，养成实事求是、科学严谨的工作作风，提高理论联系实际的工程实践能力；使学生学会运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决工业过程（特别是化工过程）中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。为学习后续课程及毕业后参加实际工作奠定基础。
四、与前后课程的联系
本课程以“高等数学”、“大学物理”、“化学”、“物理化学”和“算法语言”等为先修课程。要求学生在学完“物理化学”，对化工厂有了初步认识（经过化工厂认识实习或化工厂实际工作），并在具备化工过程和设备初步知识（至少学完“化工原理”上册）的基础上进行学习。
五、教材选用与参考书
1．选用教材：《化工热力学》，陈钟秀, 顾飞燕, 胡望明编，北京:化学工业出版社, 2012，第三版。
2．参考书：
褚毓桐. 化工基础热力学. 北京：中国石化出版社，1991
陈钟秀, 顾飞燕. 化工热力学例题与习题. 北京:化学工业出版社, 1998
陈新志等. 化工热力学习题精解. 北京:科学出版社, 2002
六、课程进度表
表1 理论教学进程表
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序号 |
章节 |
要点与重点 |
要求 |
学时 |
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1 |
绪论 |
化工热力学研究的特点；认识化工热力学的重要作用 |
使学生了解化工热力学研究对象及其在化工中应用。 |
2 |
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2 |
流体的PVT关系 |
R-K方程和以偏心因子为第三参数的普遍化法。要求学生对此有清楚的了解，掌握其计算方法。P-V图、P-T图上点线面的关系，各种状态方程的特点，对比态原理思想的理解。 |
使学生了解流体PVT关系 它是热力学性质的基础。PVT是可直接测量性质，其它热力学性质由PVT数据计算得到。 |
6 |
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3 |
流体的热力学性质 |
定组成体系热力学性质间关系式，剩余性质；剩余性质概念及计算，水蒸汽特性表的应用
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要求学生结合复习物理化学基本热力学概念，掌握定组成体系热力学性质间基本关系式，清楚理解剩余性质概念及计算，学会由单相纯物质性质计算两相区纯物质性质的方法，掌握工程上常用热力学图表的使用方法。 |
6 |
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4 |
溶液的热力学性质 |
利用偏摩尔性质的定义，Gibbs-Duhem方程，灵活推导偏摩尔性质与混合物性质间的关系。各种逸度系数的计算。偏摩尔性质、标准态概念的正确理解。混合物性质与组分性质之间的关系及计算。 |
要求学生对偏摩尔性质、化学位、逸度、混合性质变化、超额性质和标准态等概念正确理解。掌握均相流体混合物热力学性质关系式，超额性质与活度系数关系式，学会逸度和逸度系数计算方法。 |
6 |
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5 |
相平衡 |
掌握平衡条件和判据，相律及其应用。活度系数模型，相平衡计算 |
要求学生结合物理化学内容，掌握平衡条件和判据，相律及其应用。掌握完全互溶体系在中低压下汽液平衡的计算方法，会应用活度系数与液相组成关系式。让学生自编程序进行二元或三元汽液平衡计算，或利用用现成的软件计算。 |
6 |
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6 |
化工过程的能量分析 |
能量平衡方程重点：讲授清楚表达式中各项意义，计算基准，掌握正确建立能量守恒式方法，正确计算热效应和功；熵和第二定律部分重点：讲清楚熵增原理、熵平衡（熵产和熵流）理想功、损失功和 等概念及计算方法。熵增原理概念、各种效率 |
热力学两个定律及其在工程上应用。使学生不仅对过程的方向和限度有明确概念，对过程的不可逆性导致能的降级也要有明确的认识。 |
8 |
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7 |
蒸汽动力循环和制冷循环 |
制冷原理的正确理解。理解同样的制冷原理可用于制冷和供热。蒸汽动力循环和制冷循环在T-S图的表示。 |
使学生能用热力学第一、二定律进行此二种循环热效应、制冷量、功耗和循环效率的计算。通过对热效率、直接加热和利用制冷原理的供热效率等计算，让学生理解合理利用能源的意义和途径。 |
6 |
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8 |
高分子体系的热力学性质 |
掌握子体系的热力学模型，聚合反应过程的热力学特征 |
了解高分子溶解过程、高分子溶液的性质及相平衡 |
2 |
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9 |
界面吸附 |
气液、气固、液液、液固和固固吸附模型 |
了解物理吸附的规律和研究吸附平衡的热力学方法 |
2 |
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10 |
化学反应平衡 |
化学反应的计量关系和反应进度；化学反应平衡常数及有关计算；工艺参数与平衡组成关系。 |
要求学生掌握反应进度概念，对用逸度系数、活度系数等处理化学平衡的计算方法有初步了解。 |
4 |
七、教学方法
教学方式分课堂教学、课堂讨论和课程论文部分。其中，课堂教学主要采用启发式教学方法进行，并在课堂上进行互动讨论；通过学生在课外时间对当前企业清洁生产的主要技术及问题进行资料查阅，以对课程内容深入理解并凝练出综述性的课程论文作为考核指标之一。
八、对学生学习的总体要求
1．学习本课程的方法、策略及教育资源的利用。
本课程的内容跨度较大，且部分政策性相关内容具有一定的时效性，需要进行资料收集和归纳总结，使所学知识条理化和系统化；做好课堂笔记，老师所讲的内容与教材往往不完全一致，部分是老师收集到的最新资料，注意将老师所讲内容与教材、参考资料的比较，以深刻理解和掌握教学内容。
2．学生选读的课外教学材料
1）马沛生，化工热力学（通用型），化学工业出版社，2005
2）郑丹星，流体与过程热力学，化学工业出版社，2005
3）J. M. Smith, and H. C. Van Ness, Introduction Chemical Engineering Thermodynamics, 7th Ed., Co., 化学工业出版社，2006
4）S. I. Sandler, Chemical and Engineering Engineering., 3rd Ed., John Wiley & Sons, Inc., 1999
3．学生完成本课程每周须耗费的时间。
为掌握本课程的主要内容，按约1:2的比例配比课外学时（预习、复习和完成老师布置的作业），学生完成本课程每周须耗费的最少时间为6小时。
4．学生的上课、实验、讨论、答疑、提交作业（论文）、单元测试、期末考试等方面的要求。
课前预习，不得无故缺席，课堂上认真听讲，做好笔记，积极参与教学互动，主动与老师探讨问题；课后认真复习，独立完成作业，计入平时成绩。勤于动脑动笔，认真演算习题，培养自己的分析和计算能力。
5．学生参与教学评价要求。
课程结束前1～2周内，按照学校统一安排，通过网上评教系统，回答调查问卷，实事求是地对本课程及任课教师的教学效果作出客观公正的评价，是学生应尽的责任和义务，对促进教师改进教学具有重要意义。
九、成绩评定方法及标准
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考核内容 |
评价标准及要求 |
权重 |
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到堂情况 |
不得无故缺席，上课勤做笔记，积极回答问题 |
10% |
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课堂讨论 |
认真准备，积极参与讨论 |
10% |
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完成作业 |
教师根据所讲内容以及需要延伸的内容，提出具体要求，布置相关作业，需独立、按时完成作业 |
10% |
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期末考核 |
掌握课程的要点和重点知识 |
70% |
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期末考试方式 |
开卷□ 闭卷√ 课程论文□ 实操□ |
十、院（系）教学委员会审查意见
我院（系）教学委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。
院（系）教学委员会主任签名： 日期： 年 月 日
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