流體相平衡的分子熱力學

　　分子熱力學的目的在于：為化工過程設(shè)計提供所需混合物平衡性質(zhì)的定量估算。在這個意義上可以認為分子熱力學是一門工程科學。為了提供這種估算，分子熱力學不僅運用了經(jīng)典熱力學，同時還運用了統(tǒng)計熱力學和化學物理的概念。它的工作步驟可概括如下： ① 在一切可能的場合利用統(tǒng)計熱力學，最低限度也要以它為起點； ② 運用分子科學的適當概念； ③ 構(gòu)筑有牢固物理基礎(chǔ)的模型，以便用實際的可測性質(zhì)表達抽象的熱力學函數(shù)； ④ 由少量有代表性的實驗數(shù)據(jù)求得模型參數(shù)； ⑤ 通過能滿足工程設(shè)計需要的計算程序，將模型付諸實用。 與第一版相同，第二版擬就開發(fā)分子熱力學方法提供指導。本書的主要對象是化學工程的高年級學生或一年級研究生，但對工廠的工程師們也同樣是有益的。 在撰寫第二版時，我在兩個方面采取了折衷方案：一方面作為一本“科學”著作，應著重于分子理論；另一方面作為一本“工程”著作，應為具體的設(shè)計方法提供實用的建議。與第一版相同，本書著重介紹基本概念，并探討如何把它用于實際，以獲得有用的結(jié)果。 與第一版一樣，第二版共包括10章和幾個附錄。各章節(jié)都進行了部分的修訂和更新：主要的變化在第4章、第6章、第7章和第8章，第10章的不少內(nèi)容是全新的；附錄Ⅱ?qū)y(tǒng)計力學作了簡要的介紹，作為第7章的附錄；在附錄Ⅷ和附錄Ⅸ中就溶液理論中一些專門的論題作了概述。 此外，還增補了許多新的習題，對認真的學生來說，解題是一種不可缺少的訓練。在最后一個附錄中，還給出了許多習題的數(shù)值解。 自1968年本書第一版的工作結(jié)束以來，分子熱力學的許多領(lǐng)域取得了驚人的進展。因此，要在適當?shù)钠鶅?nèi)正確地評價全部、即使是主要的進展也是不可能的。為了避免使本書的篇幅過于龐大，我不得不略去不少本應包括的內(nèi)容。為了節(jié)約篇幅，如果我的同事們的某些貢獻在書中未能提到，只能請求他們諒解。 在過去的15年中，流體和流體混合物統(tǒng)計熱力學的進展，尤其是通過微擾理論和計算機模擬而取得的進展，也許是最有前途的。這些進展無疑將繼續(xù)，并最終在工程設(shè)計中獲得應用。但是這種應用在不遠的將來，多半還不會實現(xiàn)。因此，在相當長的時間內(nèi)，本書所論述的半經(jīng)驗方法還將得到應用。盡管如此，化學工程的學生現(xiàn)在至少要掌握一些流體統(tǒng)計熱力學的基本知識，這不僅是未來的需要，而且由于現(xiàn)代統(tǒng)計熱力學的理論化結(jié)果，已有不少用于指導半經(jīng)驗熱力學性質(zhì)關(guān)聯(lián)模型的開發(fā)。因此，在第4章、第7章和第10章，還對應用統(tǒng)計熱力學作一定的論述。 謹對那些曾經(jīng)幫助我理解分子熱力學及其應用，從而也為本書做出貢獻的許多同事表示深切的謝意，其中使我得益最多的是B．J．Alder。除在第一版前言中提到的以外，在此還對R．A．Heidemann、E．U．Franck、K．E．Gubbins、R．C．Reid以及T．K．Sherwood、H．Knapp、F．Kohler、C．Tsonopoulos、L．C．Claitor、H．C．van Ness、F．Selleck和C．J．King致以謝意。并感謝我的許多合作者（研究生和博士后訪問學者）為我?guī)砹诵碌男畔?、啟示性問題和友誼。 另外，我要特別感謝兩位共同作者R．N．Lichtenthaler和E．G．Azevedo，他們出色地協(xié)助我對原稿進行修改和補充，為本書的出版做出了重要的貢獻。他們應由本書可能取得的任何成就而備受贊譽。三位作者都要特別感謝P．Rasmussen的嚴格審閱，S．F．Barreiros編寫索引和R．Spontak的校對。 第二版中所有新增和修訂的章節(jié)幾乎都是在1978~1980年期間撰寫的，遺憾的是由于種種原因，出版拖得這樣遲，最終的手稿是在1983年2月送到出版社的。 第二版仍保持第一版具有的注重實效的工程科學特色：利用適當?shù)睦碚摳拍罟倘皇怯行Ф医?jīng)濟的，但始終牢記其最終的應用目標也是重要的。為了達到這個目標，單憑理論是不夠的，無論如何，某些實驗數(shù)據(jù)是必不可少的。我們要始終保持理論和實踐之間的正常平衡，以免失之偏頗。 早在許多年前，應用科學的前輩Francis Bacon（弗朗西斯·培根）爵士就已認識到保持平衡的必要。他把科學事業(yè)和昆蟲世界作了類比。在《Novum Organum》（《新工具》，1620）一書中，關(guān)于螞蟻、蜘蛛和蜜蜂，Bacon寫道： 掌握了科學的人們不是實踐家就是理論家。實踐家像螞蟻，它們只收集和使用；理論家像蜘蛛，它們用自己的物質(zhì)來結(jié)網(wǎng)。但是蜜蜂則兼有二者的長處：它從花園和田野中收集原料，依靠自己的力量轉(zhuǎn)化和吸收它。所以，通過實驗能力和理論研究能力的更密切、更完美的結(jié)合，人們可以期望得到更多的收獲。 最后，就像在第一版前言中曾提到的，我要再次強調(diào)：研究、應用和發(fā)展分子熱力學不僅是有益的事業(yè)，而且可以從中得到樂趣和滿足，如果讀者受到感染，而能像我一樣從分子熱力學獲得巨大收益，我將為此而高興。

　　John M.Prausnitz，加州大學（伯克利分校）化學工程系教授，石油、天然氣、石化產(chǎn)品、制冷劑及聚合過程領(lǐng)域的顧問，發(fā)表了550多篇學術(shù)論文及4篇專論，榮獲兩次Guggenheim獎金，是美國國家科學院和工程院院士。