化工熱力學(xué)(化工熱力學(xué)的主要內容)

1.化工熱力學(xué)的主要內容

應用熱力學(xué)基本定律研究化工過(guò)程中能量的有效利用（見(jiàn)過(guò)程熱力學(xué)分析）、各種熱力學(xué)過(guò)程、相平衡和化學(xué)平衡，還研究與上述內容有關(guān)的基礎數據，如物質(zhì)的p-V-T關(guān)系和熱化學(xué)數據。

對于與環(huán)境間既有能量傳遞又有物質(zhì)傳遞的敞開(kāi)系統，在計算物料進(jìn)出系統前后物料的內能所發(fā)生的變化時(shí)，除了考慮熱和功外，還須計入相應的動(dòng)能和位能的變化，以及能量在系統中的積累。對于化工生產(chǎn)上經(jīng)常遇到的定態(tài)流動(dòng)過(guò)程（單位時(shí)間內出入系統的物料量相同，且不隨時(shí)間而變化，系統中沒(méi)有物質(zhì)或能量的積累），第一定律可表達為：

ΔU+ΔEK+ΔEP=Q-W

或 ΔH+ΔEK+ΔEP=Q-WS

式中ΔU、ΔEK和 ΔEP分別為物料進(jìn)出系統前后內能、動(dòng)能和位能的變化；H為焓，H=U+pV，等于內能加上壓力和體積的乘積；WS為軸功，指膨脹功以外的功，主要是與動(dòng)力裝置有關(guān)的功。

熱力學(xué)第二定律的應用 用以研究：①相平衡，在相平衡準則的基礎上建立數學(xué)模型，將平衡時(shí)的溫度、壓力和各相組成關(guān)聯(lián)起來(lái)，應用于傳質(zhì)分離過(guò)程的計算；②化學(xué)平衡，在化學(xué)平衡準則的基礎上研究各種工藝條件（溫度、壓力、配料比等）對平衡轉化率的影響，應用于反應過(guò)程的工藝計算，選擇最佳工藝條件；③能量的有效利用，功可以完全轉變?yōu)闊幔瑹徂D變?yōu)楣t受到一定的限制，為了節約能量，在可能條件下功的消耗越少越好。對化工過(guò)程所用的熱能動(dòng)力裝置、傳質(zhì)設備和反應器等，都應該進(jìn)行過(guò)程的熱力學(xué)分析，從而采取措施以節約能耗，提高經(jīng)濟效益。

熱力學(xué)第二定律的建立是從研究蒸汽機效率開(kāi)始的。研究表明：在高溫T1與低溫T2兩個(gè)熱源間工作的任何熱機（將熱轉變?yōu)楣Φ臋C器，如蒸汽機）的熱機效率η（從高溫熱源吸收的熱中轉變?yōu)楣Φ姆致剩怨ぷ鬟^(guò)程為可逆過(guò)程（見(jiàn)熱力學(xué)過(guò)程）的熱機（即可逆熱機）的效率ηr為最高，且ηr=(T1-T2)/T1。這種可逆熱機的工作過(guò)程稱(chēng)為卡諾循環(huán)。這個(gè)規律稱(chēng)為卡諾定理，它是有效利用能量的依據。

上面的卡諾定理可以由此式導出。由于可逆過(guò)程是在平衡條件下進(jìn)行的，因而熱力學(xué)第二定律提供了一個(gè)判斷是否達到平衡的普遍準則。應用于相變化和化學(xué)變化時(shí)，可導出更具體的相平衡準則和化學(xué)平衡準則。

2.化學(xué)熱力學(xué)的基本概念有哪些呢?

(1).體系與環(huán)境：在化學(xué)中，把研究的對象叫做體系，把體系以外的部分叫做環(huán)境 敞開(kāi)體系：體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量的交換。

封閉體系：體系與環(huán)境之間無(wú)物質(zhì)交換，只有能量的交換。 孤立體系：體系與環(huán)境之間，既沒(méi)有物質(zhì)交換，也沒(méi)有能量交換。

（2）.狀態(tài)和狀態(tài)函數： 狀態(tài)：用來(lái)描述這個(gè)體系的諸如溫度、壓力、體積、質(zhì)量和組成等物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的總和，當這些性質(zhì)都有確定值時(shí)，就說(shuō)體系處于一定的狀態(tài)。 狀態(tài)函數：用來(lái)描述體系的這些性質(zhì)僅決定于狀態(tài)本身而與變化過(guò)程的具體途徑無(wú)關(guān)，這些性質(zhì)就是狀態(tài)函數。

顯然，P、V、T、n、△u等都是狀態(tài)函數，而Q、w都不是狀態(tài)函數與途徑有關(guān)。 狀態(tài)函數值的變化只取決于體系的初態(tài)和終態(tài)而與變化的途徑無(wú)關(guān)。

（3）過(guò)程和途徑： 過(guò)程：體系所發(fā)生的狀態(tài)變化叫做熱力學(xué)過(guò)程，簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)程。過(guò)程開(kāi)始的狀態(tài)叫做始態(tài)，最后的狀態(tài)叫做終態(tài)，習慣上把狀態(tài)變化所經(jīng)歷的具體步驟叫做途徑。

常見(jiàn)的過(guò)程： 等溫過(guò)程（T）：在溫度不變的情況下，體系由始態(tài)到終態(tài)進(jìn)行的過(guò)程。 等壓過(guò)程（P）：在壓力不變的情況下，體系由始態(tài)到終態(tài)進(jìn)行的過(guò)程。

恒容過(guò)程（V）：在體積不變的情況下，體系由始態(tài)到終態(tài)進(jìn)行的過(guò)程。 絕熱過(guò)程（Q）：在變化過(guò)程中，體系與環(huán)境之間沒(méi)有熱量交換。

3.怎樣學(xué)好化工熱力學(xué)?

按以下要求就可以了！ 1、課程的性質(zhì)和任務(wù) 化工熱力學(xué)時(shí)化學(xué)工程學(xué)的分支學(xué)科之一，是化學(xué)工程與工藝類(lèi)及其相近專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課，是學(xué)生在具備了《物理化學(xué)》、《化工原理》等基礎知識之后必修的技術(shù)基礎課。

化工熱力學(xué)是化學(xué)工程與工藝類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎課，它以物理化學(xué)等為基礎，是由化學(xué)熱力學(xué)和工程熱力學(xué)組合而成的一門(mén)學(xué)科，它為分離工程、反應工程及系統工程等打下理論基礎。 化工熱力學(xué)的任務(wù)是通過(guò)課程教學(xué)， 本科程的任務(wù)是概括、深化熱力學(xué)的基本定律和有關(guān)的理論知識，研究化工過(guò)程中各種能量的相互轉化和有效利用，研究各種物理、化學(xué)變化過(guò)程達到平衡的理論極限、條件或狀態(tài)，使學(xué)生掌握流體的熱力學(xué)性質(zhì)概念，掌握流體熱力學(xué)性質(zhì)的計算及其應用，掌握溶液的性質(zhì)，會(huì )用溶液理論及狀態(tài)方程計算各種流體相平衡，為化工過(guò)程的設計打下牢固的基礎。

從而使學(xué)生獲得鞏固的專(zhuān)業(yè)理論基礎知識，培養和提高學(xué)生從事化工生產(chǎn)、設計和科學(xué)研究工作的理論分析能力。 本教學(xué)基本要求是為高等學(xué)校本科化學(xué)工程與工藝類(lèi)（化學(xué)工程、有機化工、無(wú)機化工、煤化工、精細化工等）專(zhuān)業(yè)制定的。

分為課堂教學(xué)、實(shí)驗教學(xué)兩部分： 2、課堂教學(xué)： 通過(guò)課堂教學(xué)，學(xué)生應掌握流體的PVT關(guān)系；熱力學(xué)基本定律及能量分析；流體的熱力學(xué)函數及計算；溶液熱力學(xué)與流體相平衡；化學(xué)反應平衡。 教學(xué)時(shí)數為68學(xué)時(shí)左右。

其基本內容是： （1）緒論 （2-4學(xué)時(shí)） （2）流體的P-V-T關(guān)系（6-8學(xué)時(shí)） 純物質(zhì)的P-V-T性質(zhì)。 真實(shí)氣體的狀態(tài)方程式：真實(shí)氣體特性，Virial方程式，兩常數狀態(tài)方程式（Van der Waals方程式（簡(jiǎn)述）、Redlich-Kwong方程式及其修正式），多常數狀態(tài)方程式 （Benedict-Webb-Rubin方程式、Martin-Hou方程式）。

對比狀態(tài)原理及其應用：對比狀態(tài)原理，普遍化關(guān)系式及偏心因子。 真實(shí)氣體混合物的P-V-T關(guān)系：虛擬臨界常數法，Dalton定律和普遍化壓縮因子圖，Amagat定律和普遍化壓縮因子圖，混合規則與混合物的狀態(tài)方程式（Viriat方程式、Redlich Kwong方程式、Martin-Hou方程式）。

液體的P-V-T性質(zhì) （3）流體的熱力學(xué)性質(zhì)（6-8學(xué)時(shí)） 熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系式：?jiǎn)蜗嗔黧w系統基本方程式，點(diǎn)函數間的數學(xué)關(guān)系式，Maxwell關(guān)系式。 熱力學(xué)性質(zhì)的計算：應用Maxwell關(guān)系式推求各熱力學(xué)變量，計算原理及方法，氣體熱力學(xué)性質(zhì)的普遍化關(guān)系。

兩相系統的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表：兩相系統的熱力學(xué)性質(zhì)，熱力學(xué)性質(zhì)圖表。 （4）化工過(guò)程的能量分析（12-14學(xué)時(shí)） 流動(dòng)體系的能量平衡方程。

（熱力學(xué)第一定律及其應用） 熵變，不可逆性，熵平衡。（熱力學(xué)第二定律及其應用） 氣體的壓縮及膨脹。

理想功及損失功：理想功，損失功。 有效能分析：有效能的概念，有效能的計算，有效能損失，有效能效率。

（5）蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)（7-8學(xué)時(shí)） 蒸汽動(dòng)力循環(huán)。 獲得低溫的兩種方法。

制冷循環(huán)：逆向Carnot循環(huán)（簡(jiǎn)述），蒸汽壓縮制冷循環(huán)，多級壓縮制冷及復疊式制冷，吸收式制冷。 （6）均相混合物的熱力學(xué)性質(zhì)（8-10學(xué)時(shí)） 變組成體系熱力學(xué)性質(zhì)間關(guān)系式。

偏摩爾性質(zhì)及化學(xué)位：摩爾性質(zhì)、化學(xué)位。 逸度與逸度系數：逸度及逸度系數的定義，純物質(zhì)的逸度計算，壓力和溫度對逸度的影響，理想溶液的逸度、標準態(tài)，氣體混合物的逸度。

活度及活度系數：理想溶液及非理想溶液，活度及活度系數。 混合性質(zhì)變化。

超額性質(zhì)。 液相活度系數與組成的關(guān)聯(lián)式：Wohl型關(guān)聯(lián)式，應用局部組成概念的模型（Wilson、NRTL、UNIQUAC方程），基團溶液模型-UNIFAC方程。

（7）相平衡（8-10學(xué)時(shí)） 平衡的判據。 互溶體系汽液平衡：二元體系的P-T圖，P-X-Y圖，T-X-Y。

汽液平衡的計算：汽液平衡計算的基本問(wèn)題，低壓至中壓的汽液平衡，高壓汽液平衡。 液相為部分互溶體系的相平衡*：溶液的穩定性，液相為部分互溶體系的平衡關(guān)系。

（8）化學(xué)反應平衡（4-6學(xué)時(shí)） 化學(xué)反應的計量關(guān)系：?jiǎn)蜗喾忾]體系的化學(xué)反應的計量關(guān)系，多相體系的化學(xué)反應的計量關(guān)系。 化學(xué)反應平衡常數及有關(guān)計算：化學(xué)反應平衡常數和標準自由焓變化，化學(xué)反應的標準自由焓變化的計算，平衡常數與平衡組成間的關(guān)系。

影響平衡組成的因素：溫度的影響，壓力的影響，惰性氣體的影響。 相律和反應系統的杜亥姆（Duhem）理論。

復雜反應體系中的化學(xué)平衡：復雜反應體系的處理，等溫復雜反應的化學(xué)平衡，絕熱反應的化學(xué)平衡。 3、實(shí)驗教學(xué)（4-6學(xué)時(shí)） 為使學(xué)生加深對課堂教學(xué)內容的理解和鞏固，培養學(xué)生的實(shí)驗技能，運用所學(xué)的理論知識分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力，進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)是十分必需的。

實(shí)驗內容至少進(jìn)行下述兩個(gè)： （1） 二氧化碳臨界狀態(tài)觀(guān)測及PVT關(guān)系測試 通過(guò)該實(shí)驗掌握二氧化碳的P-V-T關(guān)系的測定方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認識和加深對流體的熱力學(xué)狀態(tài)：凝結、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解，學(xué)會(huì )用實(shí)驗測定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規律的方法和技巧。 （2）汽液平衡數據的測定 通過(guò)測定汽液平衡數據，了解和掌握汽液平衡數據測試的方法和技能，熟練應用Wilson方程關(guān)聯(lián)和預測汽液平衡數據，要求學(xué)生編制和調試程序進(jìn)行汽液。

4.化工熱力學(xué)研究的是什么

。

化工熱力學(xué)發(fā)展歷史 熱現象是人類(lèi)最早接觸到的自然現象之一。相傳遠古時(shí)代的燧人氏鉆木取火，用現代科學(xué)的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，就是由機械功轉化為內能，溫度升高發(fā)生燃燒。

我國在十二、十三世紀就記載有走馬燈和使用火藥燃燒向后噴氣來(lái)加速火箭的飛行，可以說(shuō)是現代燃氣輪機和火箭等噴氣推進(jìn)機的始祖。 但是，人類(lèi)對熱的認識逐步形成一間科學(xué)卻是近三百年來(lái)的事。

從觀(guān)察和實(shí)驗總結出來(lái)的熱現象規律，構成熱現象的宏觀(guān)理論，叫做熱力學(xué)。為了提高蒸汽機的效率和創(chuàng )造性能更好的熱機，有必要對它們的工作規律進(jìn)行廣泛的研究。

十九世紀中，把生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗結果提到理論的高度，確立了關(guān)于能量轉化和守恒的熱力學(xué)第一定律以及關(guān)于熱效率的熱力學(xué)的第二定律。 主要由這兩個(gè)定律在邏輯上和數學(xué)上的發(fā)展，形成了物理學(xué)中的熱力學(xué)部份。

它除了為分析、研究，創(chuàng )造各種新型熱機提供理論基礎外，還廣泛地滲透到其他學(xué)科中去，例如熱力學(xué)理論和化學(xué)現象相結合，形成了所謂化學(xué)熱力學(xué)，它是研究物質(zhì)的熱性質(zhì)，化學(xué)、物理過(guò)程的方向和限度等普遍規律的基礎學(xué)科。 生產(chǎn)上蒸汽機的發(fā)明和相應的科學(xué)研究建立了熱力學(xué)的基本定律；熱力學(xué)本身的發(fā)展，又回過(guò)來(lái)幫助新型熱機的創(chuàng )建。

通過(guò)專(zhuān)門(mén)研究和分析，使人們對各種熱機中的壓縮，燃燒、膨脹、冷卻、傳熱等過(guò)程、再熱循環(huán)、往復循環(huán)等有了更清晰的了解，這在熱機的設計和創(chuàng )新方面起了決定性的作用。 在學(xué)科上形成了工程熱力學(xué)。

廣而言之，熱力學(xué)是一門(mén)研究能量及其轉換的科學(xué)，它能預言物質(zhì)狀態(tài)變化的趨勢并研究伴有熱效應體系的平衡。在化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗中有大量的這類(lèi)問(wèn)題需要解決，所以化工熱力學(xué)也就應運而生。

由于既要解決化學(xué)問(wèn)題，又要解決工程問(wèn)題，所以化工熱力學(xué)實(shí)際上是集化學(xué)熱力學(xué)和工程熱力學(xué)的大成。 自從1944年B·F·Dodge寫(xiě)出了篇幅較大的"化工熱力學(xué)"教科書(shū)后，幾十年來(lái)，國內外這方面的研究不斷深入，教學(xué)工作也頗有成效，不但是大學(xué)生的必修課程，而且研究生也需學(xué)習。

可以說(shuō)，化工熱力學(xué)已成化學(xué)工程學(xué)的主要分支學(xué)科之一。盡管熱力學(xué)是一門(mén)比較古老的學(xué)科，但是在化學(xué)工業(yè)中的應用還在繼續擴大，在有關(guān)期刊中仍有許多文獻發(fā)表。

5 化工熱力學(xué)的基本內容 化工熱力學(xué)是討論熱力學(xué)在化工生產(chǎn)中的應用。化工過(guò)程中所需的熱和功的計算，化學(xué)反應、相際物質(zhì)傳遞的方向與限度的判定，化工過(guò)程能量的有效利用等都屬于化工熱力學(xué)已經(jīng)的范疇。

在化工工程師的工作中，常涉及到下面四類(lèi)問(wèn)題： （1） 進(jìn)行過(guò)程的能量衡算 物料衡算與建立在熱力學(xué)第一定律基礎上的能量衡算是所有化工工藝設計的基礎。 他可以解決： ①進(jìn)、出設備每股物料的數量、組成、溫度、壓力，從而求得設備中的傳熱量、傳質(zhì)量或反應量。

②確定生產(chǎn)過(guò)程中所需設備的尺寸和臺數（如換熱面積等）。 ③在設計方案評比、操作條件分析、工藝設備改進(jìn)時(shí)，常以物料、熱量衡算結果為依據。

（2）判斷過(guò)程進(jìn)行的方向和限度 建立在熱力學(xué)第二定律上的一些熱力學(xué)函數（ 、等）是判定過(guò)程進(jìn)行方向與限度、確定平衡狀態(tài)的依據。而在化工單元操作及反應器設計中，平衡狀態(tài)的確定、平衡組成的計算、多組元相平衡數據的求取均是不可少的內容。

例如：為了降低原料消耗，利用本國資源，制止環(huán)境污染和不用劇毒物質(zhì)作原料等，要求發(fā)展直接合成新工藝。（清潔生產(chǎn)、綠色化工） 50年代，采用乙烯和氯氣為原料的氯醇法生產(chǎn)乙二醇，主要反應有三步： 乙烯+氯→氯乙醇→環(huán)氧乙烷→乙二醇 這個(gè)方法不但流程長(cháng)，輔助原料氯的成本高，而且由于使用了氯，給后處理帶來(lái)了許多麻煩（如腐蝕、副產(chǎn)鹽酸問(wèn)題等）。

60年代，乙烯直接氧化法在工業(yè)上得到應用，這種方法不在使用氯，主要反應有二步： 乙烯 環(huán)氧乙烷 乙二醇 70年代，由乙烯直接合成乙二醇成功，產(chǎn)品收率也從乙烯氧化法的75%提高到90%，這意味著(zhù)每公斤乙二醇所消耗的乙烯數量比以前降低了17%。 在這個(gè)生產(chǎn)乙二醇的發(fā)展過(guò)程中，用熱力學(xué)基本定律判斷這些方法的可行性及可行的條件（即必要的工藝條件），對節省過(guò)程發(fā)展中的人力、物力和研究時(shí)間有很大的幫助。

（3）研究化工過(guò)程能量的有效利用 化工生產(chǎn)要消耗大量的能源。石油、天然氣等能源不僅是化學(xué)工業(yè)的燃料，而且是生產(chǎn)一些重要化工產(chǎn)品的原料。

近年來(lái)的能源緊張，如何有效利用能量的問(wèn)題顯得突出。 利用熱力學(xué)的基本原理，對化工過(guò)程進(jìn)行熱力學(xué)分析，是熱力學(xué)近三十年來(lái)最重要的進(jìn)展。

計算各種熱力過(guò)程的理想功、損耗功、有效能等，找出可以節能而沒(méi)有節能的環(huán)節和設備，然后采取措施，達到節能的目的。 這對于評定新的設計方案和改進(jìn)現有生產(chǎn)都是有效的手段。

近來(lái)，能源緊張問(wèn)題更顯突出，故在流程選擇、設備設計中往往以節能為目標函數進(jìn)行優(yōu)化，為了節能，寧可增加設備（即初始投資）。 例： 典型的石油氣順序深冷分離，能量消耗較大，經(jīng)過(guò)全面分析和研究，采用原料分段預冷進(jìn)料、中間再沸器和其他措施，對相同規模的石油氣分離裝置可節能25%。

因此，有人認為，凡是有能量交換的地方，就有熱力學(xué)問(wèn)題。這里的能量交。

5.化學(xué)熱力學(xué)基礎

舉例：H2O(l) == H2O(g) NH3(l) == NH3(g)1、蒸汽壓肯定上升啦，不用說(shuō)的。

在沒(méi)有達到飽和蒸汽壓之前蒸汽壓都在上升。2、從吉布斯函數可以推出。

吸熱（△H>0），熵增（T△S>0），減了之后是有可能為零的。最直接的，這個(gè)反應是在平衡狀態(tài)下進(jìn)行的，所以△G=0。

3、一種物質(zhì)從液態(tài)轉到氣態(tài)，熵增。熵的大小關(guān)系是 s（固體）<l（液體）<g（氣體）。

如果不知道為什么，看看熱力學(xué)的書(shū)吧。4、……液體在消耗……解答如何？Sorry……邏輯錯誤。

應該是，如果達到平衡，則1與2都為零；但是如果沒(méi)有達到平衡則都不為零。不關(guān)標準狀態(tài)事。

若達到平衡，則單位時(shí)間都消耗 X mol 的液體，同時(shí)有 nX mol 的氣體液化（考慮締合情況，寫(xiě)了 nX），所以蒸汽壓為飽和蒸汽壓（即恒定），同時(shí)△G=0；若未達到平衡，則蒸汽壓增大（未達到飽和蒸汽壓），同時(shí)反應自發(fā)向右進(jìn)行（想想水會(huì )自己蒸發(fā)），所以△G<0。

6.化工熱力學(xué)

化工熱力學(xué)是國內外化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)最重要的必修課之一，是化工過(guò)程研究、開(kāi)發(fā)和設計的理論基礎，是化學(xué)工程的精髓。

化工熱力學(xué)最根本任務(wù)就是利用熱力學(xué)第一、第二定律給出物質(zhì)和能量的最大利用極限，有效地降低生產(chǎn)能耗，減少污染，從而從本質(zhì)上指導如何減緩熵增的速度。因此毫不夸張地說(shuō)：化工熱力學(xué)就是直接為節能減排而生的！所以，學(xué)好化工熱力學(xué)可以幫助我們培養正確的“節能減排”意識，從科學(xué)的層面節能減排，以減緩有效資源和有效能量的耗散速度。

同時(shí)，化工熱力學(xué)也是一門(mén)訓練邏輯思維和演繹能力的課程。演繹法是化工熱力學(xué)理論體系的基本科學(xué)方法，它主要以數學(xué)方法進(jìn)行，這決定了化工熱力學(xué)的數學(xué)公式紛繁復雜，理論概念嚴謹、抽象。

但演繹法，“似至晦，實(shí)至明；似至繁，實(shí)至簡(jiǎn)；似至難，實(shí)至易”的特點(diǎn)又決定了化工熱力學(xué)抽象復雜的背后是多快好省，是一門(mén)非常“聰明”的學(xué)科。 《化工熱力學(xué)》課程特點(diǎn) 《化工熱力學(xué)》課程由我國化工教育的一代宗師時(shí)鈞院士親手建立并授課，至今已有三十多年的教學(xué)歷史。

在時(shí)先生的引領(lǐng)下，兄弟院校紛紛設立此課程。在他直接教導下，本校該專(zhuān)業(yè)培養了多名有較高國際知名度的教授，有多達二十多位教授參與教學(xué)。

高起點(diǎn)科研成果反哺教學(xué)，奠定了研究型教學(xué)的堅實(shí)基礎。 主要內容編輯 應用熱力學(xué)基本定律研究化工過(guò)程中能量的有效利用（見(jiàn)過(guò)程熱力學(xué)分析）、各種熱力學(xué)過(guò)程、相平衡和化學(xué)平衡，還研究與上述內容有關(guān)的基礎數據，如物質(zhì)的p-V-T關(guān)系和熱化學(xué)數據。

對于與環(huán)境間既有能量傳遞又有物質(zhì)傳遞的敞開(kāi)系統，在計算物料進(jìn)出系統前后物料的內能所發(fā)生的變化時(shí)，除了考慮熱和功外，還須計入相應的動(dòng)能和位能的變化，以及能量在系統中的積累。對于化工生產(chǎn)上經(jīng)常遇到的定態(tài)流動(dòng)過(guò)程（單位時(shí)間內出入系統的物料量相同，且不隨時(shí)間而變化，系統中沒(méi)有物質(zhì)或能量的積累），第一定律可表達為： ΔU+ΔEK+ΔEP=Q-W 或ΔH+ΔEK+ΔEP=Q-WS 式中ΔU、ΔEK和ΔEP分別為物料進(jìn)出系統前后內能、動(dòng)能和位能的變化；H為焓，H=U+pV，等于內能加上壓力和體積的乘積；WS為軸功，指膨脹功以外的功，主要是與動(dòng)力裝置有關(guān)的功。

熱力學(xué)第二定律的應用用以研究：①相平衡，在相平衡準則的基礎上建立數學(xué)模型，將平衡時(shí)的溫度、壓力和各相組成關(guān)聯(lián)起來(lái)，應用于傳質(zhì)分離過(guò)程的計算；②化學(xué)平衡，在化學(xué)平衡準則的基礎上研究各種工藝條件（溫度、壓力、配料比等）對平衡轉化率的影響，應用于反應過(guò)程的工藝計算，選擇最佳工藝條件；③能量的有效利用，功可以完全轉變?yōu)闊幔瑹徂D變?yōu)楣t受到一定的限制，為了節約能量，在可能條件下功的消耗越少越好。對化工過(guò)程所用的熱能動(dòng)力裝置、傳質(zhì)設備和反應器等，都應該進(jìn)行過(guò)程的熱力學(xué)分析，從而采取措施以節約能耗，提高經(jīng)濟效益。

熱力學(xué)第二定律的建立是從研究蒸汽機效率開(kāi)始的。研究表明：在高溫T1與低溫T2兩個(gè)熱源間工作的任何熱機（將熱轉變?yōu)楣Φ臋C器，如蒸汽機）的熱機效率η（從高溫熱源吸收的熱中轉變?yōu)楣Φ姆致剩怨ぷ鬟^(guò)程為可逆過(guò)程（見(jiàn)熱力學(xué)過(guò)程）的熱機（即可逆熱機）的效率ηr為最高，且ηr=(T1-T2)/T1。

這種可逆熱機的工作過(guò)程稱(chēng)為卡諾循環(huán)。這個(gè)規律稱(chēng)為卡諾定理，它是有效利用能量的依據。

上面的卡諾定理可以由此式導出。由于可逆過(guò)程是在平衡條件下進(jìn)行的，因而熱力學(xué)第二定律提供了一個(gè)判斷是否達到平衡的普遍準則。

應用于相變化和化學(xué)變化時(shí)，可導出更具體的相平衡準則和化學(xué)平衡準則。