《化工热力学》教学大纲 课程名称：化工热力学 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Chemical Engineering thermodynamics 总学时/周学时/学分：32/2/2 其中实验/实战学时：0 先修课程：高等数学、基础化学、物理化学 后续课程支撑：化工工艺学，化工设计，分离工程 授课时间：1-16周垦期四3-4节 授课地点：7B410 授课对象：2020级能源化学工程1班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称：许书瑞/讲师 答疑时间、地点与方式：(1)课前课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑：(2)教师办公室(12J311)进行答疑：(3)电子邮件(517418830@qq.c0m) 或学习群联系答疑 课程考核方式：开卷()闭卷（√)课程论文()其它（) 使用教材：《化工热力学》，陈钟秀编，化学工业出版社，第三版 教学参考资料：无 课程简介： 化工热力学是化学工程学的一个重要分支，是化工类专业必修的专业基础课程。它是化工过程研究、开发与设计的理论基础，是一门理论性与应用 性均较强的课程。该门课系统地介绍了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。 设置本课程，为了使考生能够掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识：能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：能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：并学会利用化工热力学的 基本理论对化工中能量进行分析等
1 《化工热力学》教学大纲 课程名称：化工热力学 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Chemical Engineering thermodynamics 总学时/周学时/学分：32/2/2 其中实验/实践学时：0 先修课程：高等数学、基础化学、物理化学 后续课程支撑：化工工艺学，化工设计，分离工程 授课时间：1-16 周 星期四 3-4 节 授课地点：7B410 授课对象： 2020 级能源化学工程 1 班 开课学院： 化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称： 许书瑞/讲师 答疑时间、地点与方式：（1）课前课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑；（2）教师办公室（12J311）进行答疑；（3）电子邮件（ 517418830@qq.com） 或学习群联系答疑 课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（ ） 使用教材：《化工热力学》，陈钟秀编，化学工业出版社，第三版 教学参考资料：无 课程简介： 化工热力学是化学工程学的一个重要分支，是化工类专业必修的专业基础课程。它是化工过程研究、开发与设计的理论基础，是一门理论性与应用 性均较强的课程。该门课系统地介绍了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。 设置本课程，为了使考生能够掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识；能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；能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；并学会利用化工热力学的 基本理论对化工中能量进行分析等
课程敦学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程款学目标 支撑毕业要求指标点 华业要求 目标1： 13掌握化工专业知识，能针对具体的 1.能够将数学、自然科学、工程基础以及化工原理、 掌握热力学模型，状态方程等的适用条件，能够求取 化工单元操作、能源存储、转化和节能 化工类专业基础、重要化工理论基础与工艺等专业 化工基础数据和化工过程中热量与功的计算方法。掌握汽 过程建立数学模型，并进行推理、分析 知识用于解决化学工程与工艺领域综合性工程实 液平衡的计算，运用能量方程分析方程解决典型化工过程 和求解。 践和复杂工程问题。 的热力学效率 目标2： 2-2能基于化学工程基本原理和数学 2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原 运用热力学模型，能针对不同的热力学状态，预测其 模型方法正确表达能源化工的复杂工 理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂化学工 他的状态函数，特别是焓、熵的计算 程问题 程与工艺问题，以获得有效结论 目标3： 4.能够基于科学原理并采用科学方法对精细化工 结合热力学原理和模型，能运用能量方程衡算各个阶 41能够基于化工专业知识，调研和分 和化工系统等的生产过程中复杂工程问题进行研 段的功损失及相关的化工设计计算，学会应用origin等软 析复杂工程问题的解决方案 究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息 件应用于数据处理 综合得到合理有效的结论。 目标4： 10.能够就能源化工产品生产中的复杂工程问题与 培养作为一个创新型化学工程人员必备的坚持不懈 10-2了解能源化工专业领域的国际发 业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰 的学习精神，一丝不苟的科学态度。养成理论联系实际、 展趋势、研究热点，理解和尊重世界不 写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指 科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德 同文化的差异性和多样性： 令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下 进行沟通和交流。 理论散学进程表
2 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： 掌握热力学模型，状态方程等的适用条件，能够求取 化工基础数据和化工过程中热量与功的计算方法。掌握汽 液平衡的计算，运用能量方程分析方程解决典型化工过程 的热力学效率 1-3 掌握化工专业知识，能针对具体的 化工单元操作、能源存储、转化和节能 过程建立数学模型，并进行推理、分析 和求解。 1. 能够将数学、自然科学、工程基础以及化工原理、 化工类专业基础、重要化工理论基础与工艺等专业 知识用于解决化学工程与工艺领域综合性工程实 践和复杂工程问题。 目标 2： 运用热力学模型，能针对不同的热力学状态，预测其 他的状态函数，特别是焓、熵的计算 2-2 能基于化学工程基本原理和数学 模型方法正确表达能源化工的复杂工 程问题 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 程与工艺问题，以获得有效结论 目标 3： 结合热力学原理和模型，能运用能量方程衡算各个阶 段的功损失及相关的化工设计计算，学会应用 origin 等软 件应用于数据处理 4-1 能够基于化工专业知识，调研和分 析复杂工程问题的解决方案 4. 能够基于科学原理并采用科学方法对精细化工 和化工系统等的生产过程中复杂工程问题进行研 究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息 综合得到合理有效的结论。 目标 4： 培养作为一个创新型化学工程人员必备的坚持不懈 的学习精神，一丝不苟的科学态度。养成理论联系实际、 科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德 10-2 了解能源化工专业领域的国际发 展趋势、研究热点，理解和尊重世界不 同文化的差异性和多样性； 10.能够就能源化工产品生产中的复杂工程问题与 业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰 写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指 令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下 进行沟通和交流。 理论教学进程表
授课教 学时 教学内容（重点、难点、课程思政融入 散学模式 周次 教学主题 支樟课 师 数 点) 教学方法 作业安排 (钱上/线下) 程目标 重点：化工热力学课程专业基础课中 课程思政作 的地位：化工热力学热力学的性质与 业： 基本概念，热力学三大基本定律 通过文献检 难点：化工热力学的起源与发展：化 课堂讲授与小 索或 工热力学的研究内容和学习方法。 网络资源查 化工热力学的发 组讨论 1 许书瑞 课程思政融入点：1)介绍化工热力 线上 找，每人须完 展史及研究内容 课堂讲授与小 成不少于 目标四 学的发展历史，向学生传递一代代优 组讨论 秀的化学家克服艰难困苦、勇攀科学 1000字关于 高峰的社会主义核心价值观：2)以 化学化工行 疫情为切入点展开讨论化工行业对 业受疫情影 人们生活的影响，建立专业思想。 响的发展。 课堂讨论： PVT 重点：PVT关系图及临界性质，气体 纯物质的PVT 课堂讲授和小 行为与液化 2 许书瑞 的状态方程：对比态原理 线下 目标一 关系及状态方程 组讨论 气成 难点：偏心因子及普遍化状态方程 分选择的关 系
3 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/线下） 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 化工热力学的发 展史及研究内容 许书瑞 2 重点：化工热力学课程专业基础课中 的地位；化工热力学热力学的性质与 基本概念，热力学三大基本定律 难点：化工热力学的起源与发展；化 工热力学的研究内容和学习方法。 课程思政融入点：1）介绍化工热力 学的发展历史，向学生传递一代代优 秀的化学家克服艰难困苦、勇攀科学 高峰的社会主义核心价值观； 2）以 疫情为切入点展开讨论化工行业对 人们生活的影响，建立专业思想。 线上 课 堂 讲 授 与小 组讨论 课 堂 讲 授 与小 组讨论 课程思政作 业： 通过文献检 索或 网络资源查 找，每人须完 成不少于 1000 字关于 化学化工行 业受疫情影 响的发展。 目标四 2 纯物质的 P-V-T 关系及状态方程 许书瑞 2 重点：PVT 关系图及临界性质，气体 的状态方程；对比态原理 难点：偏心因子及普遍化状态方程 线下 课堂讲授 和小 组讨论 课堂讨论： pVT 行为与液化 气成 分选择的关 系 目标一
课后作业：2 4 重点：虚拟常数临界法，混合规则及 课程思政作 其解题方法、迭代法求根方法、Virial方 业：磁悬浮列 程表达式 车这一先进 课程思政融入点：为了反映学科前 技术的出现 沿，体现教学内容的深度与广度，在 与状态方程 课前学生在优 教学过程中适当引入与热力学课程 的发展息息 学院平台先预 相关的科研成果与先进技术，对提高 相关。从状态 习学习本次课 学生的学习兴趣大有帮助。如在讲 方程到低温 已经录制的教 解超临界流体的概念和应用时，引入 技术，再到氨 学视频，课堂 气体混合物的PVT 中科院陈林研究员在超临界流体领 气液化，最终 3 许书瑞 线下 上，以实际那里 目标二 关系 域的科研成果，采用情感共鸣法讲述 为切入点，就临 发现超导现 科研过程的艰辛不易，突出科研工作 象和超导材 界性质与生活 者潜心研究、无私奉献的精神，引起 实际相联系，充 料，才有了与 学生的情感共鸣，以此培养学生的科 我们生活密 分发挥学生参 研探索精神。该科研成果是国际上第 切相关的磁 与课堂讨论 一部超临界流体领域的系统性专著， 悬浮列车。查 彰显了我国在该研究领域的科研实 阅相关资 力和国际影响力，同时培养了学生的 料，并论述状 民族自豪感和家国情怀。 态方程的发 难点：混合规则 展与磁悬浮
4 课后作业： 2 - 4 3 气体混合物的 PVT 关系 许书瑞 2 重点：虚拟常数临界法，混合规则及 其解题方法、迭代法求根方法、Virial 方 程表达式 课程思政融入点: 为了反映学科前 沿，体现教学内容的深度与广度，在 教学过程中适当引入与热力学课程 相关的科研成果与先进技术，对提高 学生的学习兴趣大有帮助。 如在讲 解超临界流体的概念和应用时，引入 中科院陈林研究员在超临界流体领 域的科研成果，采用情感共鸣法讲述 科研过程的艰辛不易，突出科研工作 者潜心研究、无私奉献的精神，引起 学生的情感共鸣，以此培养学生的科 研探索精神。该科研成果是国际上第 一部超临界流体领域的系统性专著， 彰显了我国在该研究领域的科研实 力和国际影响力，同时培养了学生的 民族自豪感和家国情怀。 难点：混合规则 线下 课 前 学 生 在优 学 院 平 台 先预 习 学 习 本 次课 已 经 录 制 的教 学 视 频 ， 课堂 上，以实际那里 为切入点，就临 界 性 质 与 生活 实际相联系，充 分 发 挥 学 生参 与课堂讨论 课程思政作 业：磁悬浮列 车这一先进 技术的出现 与状态方程 的发展息息 相关。从状态 方程到低温 技术，再到氦 气液化，最终 发现超导现 象和超导材 料，才有了与 我们生活密 切相关的磁 悬浮列车。查 阅相关资 料，并论述状 态方程的发 展与磁悬浮 目标二
列车之间的 关系，并由此 引发的有关 创新精神的 思考。不少于 800字。 单元测试：在 优学院平台 完成本单元 的单元测试 课程讨论：学 生需在优学 重点：热力学基本微分方程、点函数的概 课堂讲授热力 热力学性质间的关 院平台完成 4 许书瑞 念以及点函数间的基本关系式 线下 学基本微分方 目标二 系式 相关基本概 难点：Maxwell关系式 程等相关知识 念的讨论，并 相互打分 课后作业： 有关真实气 热力学性质（焓、 许书瑞 2 重点：剩余性质、普遍化关系法 线下 课堂讲授 体焓和熵的 目标一 熵)的计算 难点：逸度及Maxwell关系式的应用 计算：3-4：3- 5
5 列车之间的 关系，并由此 引发的有关 创新精神的 思考。不少于 800 字。 单元测试：在 优学院平台 完成本单元 的单元测试 4 热力学性质间的关 系式 许书瑞 2 重点：热力学基本微分方程、点函数的概 念以及点函数间的基本关系式 难点：Maxwell 关系式 线下 课 堂 讲 授 热力 学 基 本 微 分方 程等相关知识 课程讨论：学 生需在优学 院平台完成 相关基本概 念的讨论，并 相互打分 目标二 5 热力学性质（焓、 熵）的计算 许书瑞 2 重点:剩余性质、普遍化关系法 难点：逸度及 Maxwell 关系式的应用 线下 课堂讲授 课后作业： 有关真实气 体焓和熵的 计算；3-4；3- 5 目标一