《化工热力学》课程教学大纲

《化工热力学》课程教学大纲

课程名称化工热力学英文名称ChemicalEngineeringThermodynamics课程编码180520013课程类型专业必修课程课程级别专业课程学分数3先修课程高等数学、物理化学学时数48其中实验学时0其中实践学时0适用范围化学工程与工艺专业（4年制）制定单位化学化工学院

一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务化工热力学是化学工程的重要分支和基础学科，是化学工程与工艺专业的专业基础课。化工热力学的原理和应用知识是从事化工过程的研究、开发以及设计等方面工作必不可少的重要理论基础，是一门理论性与工程应用性均较强的课程。化工热力学是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决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。

化工热力学的任务是通过课程教学，使学生掌握流体的热力学性质概念、计算方法及其应用；掌握溶液的性质，会用溶液理论及状态方程计算流体相平衡，并以状态方程、流体热力学性质、液相活度系数及流体相平衡计算为重点内容，为学习后续课程和解决化工过程的实际问题打下牢固的基础。（二）课程教学目标及其与本专业毕业要求的对应关系毕业要求内涵观测点课程目标1．能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂化学工程问题。1-2能针对一个系统或过程建立或运用合适的数学模型，并利用恰当的条件求解。能针对化工过程以及开放和封闭系统，运用化工热力学基本知识，选择和运用流体物性及热力学性质的数学模型，并利用恰当的条件求解。1-3

能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析、判别化工专业工程的极限、优化等问题。能够将化工热力学的知识和数学模型方法用于分析、判别化学反应的极限、能量优化等问题。1-4

能够将相关知识和数学模型方法用于复杂化学工程问题解决方案的比较和综合。能够将化工热力学的知识和数学模型方法，用于化学反应平衡、热力学函数计算以及能量综合利用等工程问题，并对解决方案进行比较和综合。2．能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂化学工程问题，以获得有效结论。2-1能应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别和判断复杂化学工程问题的关键环节。能应用数学、自然科学和化工热力学的基本原理，识别和判断化工过程中涉及能量的有效利用、各种热力学过程、相平衡和化学平衡等问题的关键环节。2-2能基于数学、自然科学和工程科学的基本原理和数学模型方法正确表达复杂工程问题。能基于数学、自然科学和化工热力学的基本原理和数学模型方法，正确表达化学反应的热力学性质、能量的有效利用和平衡过程的复杂工程问题。（三）课程教学方法与手段本课程采用老师课堂讲授与小组课堂讨论、小测验相结合的教学模式，课堂讲授为多媒体教学与传统教学结合的讲授方式，注重化工热力学基本理论的讲述及理论在化工过程中的应用。课堂讨论为基于课程内容的重点和难点分组展开分析和讨论，同时辅以课堂上讲解例题和作业、课后布置习题作业的手段。（四）课程与其它课程的联系物理化学是化工热力学的基础，学习本课程还需要高等数学、计算机语言、化工原理等课程的有关知识。本课程是化工设计、化学过程与设备、化工分离过程与设备、化工过程控制和毕业设计的基础。（五）教材与教学参考书教学参考书：1、冯新，《化工热力学》，化学工业出版社，2019年3月第二版2、马沛生，《化工热力学》，化学工业出版社，2011年7月第二版3、J.R.Smith著，江振西改编，《化工热力学导论》，化学工业出版社，2014年8月4、陈钟秀，顾飞燕，《化工热力学》，化学工业出版社,2011年7月第三版5、陈新志等，《化工热力学》，化学工业出版社,2015年9月第四版

二、课程的教学内容、重点和难点第一章绪论教学要求：了解化工热力学的主要内容、研究方法、发展历史及在化工过程中的重要性，明确本课程的教学目标与要求。教学内容：1.化工热力学的基本概念，研究范围和研究方法；2.化工热力学在化学工程中的应用情况。重点：化工热力学的基本概念。难点：热力学系统与环境。

第二章流体的p-V-T关系教学要求：掌握描述流体的p-V-T关系的状态方程、对比态原理。掌握临界参数、偏心因子、压缩因子等概念。教学内容：1.纯物质的P-V-T相图；2.维里方程及其应用；3.立方型状态方程计算气体和液体纯物质及混合物的摩尔体积，多参数状态方程在化工过程中的应用；4.对比态原理、偏心因子及三参数普遍化关系。重点：维里方程、PR方程，偏心因子为第三参数的普遍化法。难点：P-V图、P-T图上点线面的关系，各种状态方程的特点，对比态原理的理解。根据实际需要选择合适的计算方法。

第三章

单组元流体及其过程的热力学性质教学要求：运用状态方程和普遍化关系式来计算能满足工程需要的纯流体及其相变的焓、熵等热力学性质。掌握热力学图表的使用方法。教学内容：1.热力学基本方程及热力学性质关系；2.

焓变和熵变的计算；3.Antoine方程计算饱和蒸汽压。4.两相纯物质性质的计算方法；5.工程常用热力学图表的使用方法。重点：流体的焓、熵等热力学性质的计算，剩余性质的概念与计算。难点：流体的焓、熵等热力学性质的计算。

第四章

热力学基本定律及其应用教学要求：掌握热力学第一定律和热力学第二定律在化工过程中的应用；掌握理想功分析方法分析化工工程能量利用情况；掌握.蒸汽动力循环的计算。教学内容：1.热力学第一定律和热力学第二定律及应用；2.理想功及热力学效率；3.气体的压缩和膨胀；4.蒸汽动力循环的计算。重点：稳定流动体系能量平衡方程、理想功计算、蒸汽动力循环。难点：熵平衡、蒸汽动力循环。

第五章

均相混合物热力学性质教学要求：掌握偏摩尔性质、化学位、逸度、混合性质变化、超额性质和标准态等概念。掌握均相流体混合物热力学性质关系式，活度系数关系式，逸度和逸度系数计算方法。教学内容：1.变组成的热力学关系；2.偏摩尔性质；3.

逸度和逸度系数；4.理想混合物；5.活度与活度系数；6.混合过程性质变化；7.活度系数模型。。重点：偏摩尔性质的定义和Gibbs-Duhem方程推导偏摩尔性质与混合物性质间的关系。逸度系数的计算。难点：摩尔性质、超额性质、流体混合物热力学性质关系式。

第六章

相平衡教学要求：掌握含共沸物的相图；液相活度系数法、状态方程法计算互溶体系的汽-液平衡；了解气-液平衡、液-液平衡等流体相平衡。教学内容：1.相平衡基础；2.互溶体系的汽液平衡关系式；3.中低压下汽液平衡关系式。重点：液相活度系数计算互溶系的汽-液平衡。难点：汽-液平衡计算。

三、学时分配教学内容其中：各教学环节学时分配

章节主要内容学时分配讲授实验讨论习题实践在线学习其它支撑课程教学目标第一章热力学基本概念22

1,2,3第二章流体的p-V-T关系87

1

1,2,3第三章单组元流体及其过程的热力学性质108

11

1,2,3第四章热力学基本定律及其应用1210

11

2,3,4,5第五章均相混合物热力学性质109

1

1,2,3第六章相平衡66

4,5合计4842

24

四、课程考核（一）课程考核方式本课程为考试课程，考核成绩由平时成绩和期末成绩构成。平时成绩包括课堂表现、随堂测验和课程作业；期末考试以笔试完成。过程考核根据考核内容采用百分制。不同考核方式的具体分值分配如下表所示：考核方式考核要求考核权重（%）合计平时成绩课堂表现参与全部课程预习和课堂教学活动为100分，因事假和病假未参与课堂活动需出示假条，病假不扣分，事假一次扣5分，迟到一次扣10分，旷课一次扣20分，1/3没有参与课堂活动则不能参加考核。1040随堂测验课堂测验可采用主观题或客观题，不得少于5次。每次随堂讨论满分为100分，按测验正确度、讨论参与度、深度和广度打分，最终成绩采用平均分。15课堂作业每次作业满分为100分，按完成度、正确度和整洁度打分，抄袭为0分，并明确对应的课程目标点，最终成绩采用平均分。15期末考试成绩满分为100分，按实际考试成绩评定60合计100

（二）课程目标、考核内容与评价方式课程目标、考核内容与评价方式如下表所示。课程目标考核内容评价方式1.

能针对化工过程以及开放和封闭系统，运用化工热力学基本知识，选择和运用流体物性及热力学性质的数学模型，并利用恰当的条件求解。支撑毕业要求1内涵观测点1-21.流体的pVT关系及状态方程。2.纯流体的热力学性质。3.均相混合物的热力学性质。随堂测试、课程作业、期末考试2.

能够将化工热力学的知识和数学模型方法用于分析、判别化学反应的极限、能量优化等问题。支撑毕业要1内涵观测点1-31.流体的pVT关系及状态方程。2.纯流体的热力学性质。3.均相混合物的热力学性质。4.热力学第一、第二定律。随堂测试、课程作业、期末考试3.

能够将化工热力学的知识和数学模型方法，用于化学反应平衡、热力学函数计算以及能量综合利用等工程问题，并对解决方案进行比较和综合。支撑毕业要求1内涵观测点1-41.流体的pVT关系及状态方程。2.纯流体的热力学性质。3.均相混合物的热力学性质。4.热力学第一、第二定律。随堂测试、课程作业、期末考试4.

能应用数学、自然科学和化工热力学的基本原理，识别和判断化工过程中涉及能量的有效利用、各种热力学过程、相平衡和化学平衡等问题的关键环节。支撑毕业要求2内涵观测点2-11.热力学第一定律在化工中的应用。2.热力学第二定律在化工中的应用。3.典型化工过程的热力学分析。4.相平衡的计算。随堂测试、课程作业、期末考试5.

能基于数学、自然科学和化工热力学的基本原理和数学模型方法，正确表达化学反应的热力学性质、能量的有效利用和平衡过程的复杂工程问题。。支撑毕业要求2内涵观测点2-21.热力学第一定律在化工中的应用。2.热力学第二定律在化工中的应用。3.典型化工过程的热力学分析。4.相平衡的计算。随堂测试、课程作业、期末考试

考核方式对课程教学目标的支撑关系如下表所示：课程教学目标课程目标在各考核方式中的比例课程目标占总成绩比例课堂表现随堂测验课程作业期末考核1、能针对化工过程以及开放和封闭系统，运用化工热力学基本知识，选择和运用流体物性及热力学性质的数学模型，并利用恰当的条件求解。20%40%20%25%26%2、能够将化工热力学的知识和数学模型方法用于分析、判别化学反应的极限、能量优化等问题。20%10%20%20%18.5%3、能够将化工热力学的知识和数学模型方法，用于化学反应平衡、热力学函数计算以及能量综合利用等工程问题，并对解决方案进行比较和综合。20%20%20%20%20%4、能应用数学、自然科学和化工热力学的基本原理，识别和判断化工过程中涉及能量的有效利用、各种热力学过程、相平衡和化学平衡等问题的关键环节。20%10%20%15%15.5%5、能基于数学、自然科学和化工热力学的基本原理和数学模型方法，正确表达化学反应的热力学性质、能量的有效利用和平衡过程的复杂工程问题。20%20%20%20%20%考核方式占总成绩比例10%15%15%60%100%注：在执行过程中，课程目标在各考核方式中的比例可以浮动8%。

（三）过程考核评价标准1.课堂表现参与全部课程预习和课堂教学活动为100分，因事假和病假未参与课堂活动需出示假条，病假不扣分，事假一次扣5分，迟到一次扣10分，旷课一次扣20分，1/3没有参与课堂活动则不能参加考核。2.随堂测验随堂测验一般进行10-20分钟，对课堂讲授知识进行测验，重点测验学生对一些基本概念、基本理论、基本公式等理解和掌握的程度。一般自备测验用纸张，要求手写完成（或者线上作答）；随堂测验成绩由多个单次测验成绩通过数值算法确定。对于单次测验成绩的评定标准，若测验内容有标准答案，则按标准答案评定；若测验内容以论述性为主的主观题，则评定标准如下表所示：优（85-100分）良（75-84分）中（65-74分）及格（60-64分）不及格（0-59分）1.概念清晰；2.理解正确；3.答题准确；4.及时提交。在满分标准1-3条中有2项或者以上只达到较好水平；及时提交。在满分标准1-3条中有2项或者以下只达到基本合格。及时提交。在满分标准1-3条中有1项不合格。在满分标准1-3条中有2项或者以上不合格。备注：①较好水平：知识方面不存在错误，有少量不完整的情况；其它方面存在少量不足；②基本合格：知识方面存在少量错误；其它方面存在少量不足；③不合格：知识方面存在明显错误；其它方面存在大量不足。3.课程作业课程作业一般课后进行，是对课堂所学知识的深入学习和扩展，重点是基本理论、基本方程等的应用。一般自备作业用纸张，要求手写完成或线上提交；课程作业成绩由多个单次作业成绩通过数值算法确定；单次作业评定标准如下表所示：优（85-100分）良（75-84分）中（65-74分）及格（60-64分）不及格（0-59分）1.概念清晰；2.原理引用正确；3.公式引用正确；4.逻辑分析思路清晰；5.结论可靠；6.及时提交。在满分标准1-5条中有3项或者以上只达到较好水平；及时提交。在满分标准1-5条中有3项或者以下只达到基本合格；及时提交。在满分标准1-5条