化工热力学的作用与地位

热力学是物理学中的一个部分。由于热力学的基本定律含意深远，具有普遍性，可以适用于科学技术的各个领域。化工热力学是热力学应用于化学工程领域而形成的一门学科——从热力学第一定律及第二定律出发，研究化工过程中各种能量的相互转化和有效利用，以及研究化学变化过程达到平衡的理论极限、条件或状态。它是化学工程学的一个重要组成部分和基础分支学科，是化工过程开发、设计和生产的重要理论依据和有力工具，图1-1为化工热力学在化学工程学科中的作用和地位关系图。

自19世纪中叶科学家确立了主要的两个热力学基本定律——热力学第一、第二定律以来，热力学已逐步地发展成为严密的、强系统性的学科。在这个发展过程中，一方面热力学逐步应用在工程领域，如动力、制冷过程的工作介质热力学性质等研究，对能量利用效率的提高起了很大的作用，与此同时，形成了一个分支，就是工程热力学；另一方面，运用热力学来处理热化学、相平衡和化学反应平衡等化学领域中的问题，取得了进展，也形成了一个分支，就是化学热力学。随着化学工程技术的发展，热力学的应用越来越显示出它的重要性。从化学热力学和工程热力学中派生出独立的化工热力学，它既要解决过程进行的方向和限度问题，也要解决资源、能量有效利用问题。化工热力学的基础是建立在经典热力学（热力学三大定律）基础上的，并结合了分子热力学的最新研究成果。现代社会，各类技术，特别是计算机等信息技术的快速发展，已给世界带来了翻天覆地的变化。虽然热力学，特别是经典热力学历经几百年的发展，曾有人怀疑它是否已经过时，但事实证明：热力学作为科技发展和社会进步的基石，从来没有被动摇过，并已逐渐深入到材料、生命、能源、信息、环境等前沿领域。热力学所处理的对象不单单是一般的无机、有机分子，还包含链状大分子、蛋白质分子、双亲分子、电解质分子和离子等，其状态也不局限于常见的汽（气）、液、固三态，还涉及高温高压、临界和超临界、微孔中的吸附态、液晶态、微晶多相态等，这一切都对化工热力学提出了新的要求，并向着连续热力学、带反应的热力学、高压与临界现象、界面现象、电解质溶液、膜过程、高分子系统、生物大分子、不可逆过程热力学、分子热力学、分子模拟、环境热力学等复杂系统发展。(www.xing528.com)

图1-1　化工热力学在化学工程学科中的作用和地位关系图