流體相平衡的分子熱力學(xué)

　　分子熱力學(xué)的目的在于：為化工過(guò)程設(shè)計(jì)提供所需混合物平衡性質(zhì)的定量估算。在這個(gè)意義上可以認(rèn)為分子熱力學(xué)是一門工程科學(xué)。為了提供這種估算，分子熱力學(xué)不僅運(yùn)用了經(jīng)典熱力學(xué)，同時(shí)還運(yùn)用了統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)和化學(xué)物理的概念。它的工作步驟可概括如下： ① 在一切可能的場(chǎng)合利用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)，最低限度也要以它為起點(diǎn)； ② 運(yùn)用分子科學(xué)的適當(dāng)概念； ③ 構(gòu)筑有牢固物理基礎(chǔ)的模型，以便用實(shí)際的可測(cè)性質(zhì)表達(dá)抽象的熱力學(xué)函數(shù)； ④ 由少量有代表性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得模型參數(shù)； ⑤ 通過(guò)能滿足工程設(shè)計(jì)需要的計(jì)算程序，將模型付諸實(shí)用。 與第一版相同，第二版擬就開發(fā)分子熱力學(xué)方法提供指導(dǎo)。本書的主要對(duì)象是化學(xué)工程的高年級(jí)學(xué)生或一年級(jí)研究生，但對(duì)工廠的工程師們也同樣是有益的。 在撰寫第二版時(shí)，我在兩個(gè)方面采取了折衷方案：一方面作為一本“科學(xué)”著作，應(yīng)著重于分子理論；另一方面作為一本“工程”著作，應(yīng)為具體的設(shè)計(jì)方法提供實(shí)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(shí)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(gè)附錄。各章節(jié)都進(jìn)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(jì)力學(xué)作了簡(jiǎn)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(bǔ)了許多新的習(xí)題，對(duì)認(rèn)真的學(xué)生來(lái)說(shuō)，解題是一種不可缺少的訓(xùn)練。在最后一個(gè)附錄中，還給出了許多習(xí)題的數(shù)值解。 自1968年本書第一版的工作結(jié)束以來(lái)，分子熱力學(xué)的許多領(lǐng)域取得了驚人的進(jìn)展。因此，要在適當(dāng)?shù)钠鶅?nèi)正確地評(píng)價(jià)全部、即使是主要的進(jìn)展也是不可能的。為了避免使本書的篇幅過(guò)于龐大，我不得不略去不少本應(yīng)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(xiàn)在書中未能提到，只能請(qǐng)求他們諒解。 在過(guò)去的15年中，流體和流體混合物統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的進(jìn)展，尤其是通過(guò)微擾理論和計(jì)算機(jī)模擬而取得的進(jìn)展，也許是最有前途的。這些進(jìn)展無(wú)疑將繼續(xù)，并最終在工程設(shè)計(jì)中獲得應(yīng)用。但是這種應(yīng)用在不遠(yuǎn)的將來(lái)，多半還不會(huì)實(shí)現(xiàn)。因此，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，本書所論述的半經(jīng)驗(yàn)方法還將得到應(yīng)用。盡管如此，化學(xué)工程的學(xué)生現(xiàn)在至少要掌握一些流體統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本知識(shí)，這不僅是未來(lái)的需要，而且由于現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的理論化結(jié)果，已有不少用于指導(dǎo)半經(jīng)驗(yàn)熱力學(xué)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(duì)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)作一定的論述。 謹(jǐn)對(duì)那些曾經(jīng)幫助我理解分子熱力學(xué)及其應(yīng)用，從而也為本書做出貢獻(xiàn)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(duì)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(wèn)學(xué)者）為我?guī)?lái)了新的信息、啟示性問(wèn)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(duì)原稿進(jìn)行修改和補(bǔ)充，為本書的出版做出了重要的貢獻(xiàn)。他們應(yīng)由本書可能取得的任何成就而備受贊譽(yù)。三位作者都要特別感謝P．Rasmussen的嚴(yán)格審閱，S．F．Barreiros編寫索引和R．Spontak的校對(duì)。 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(shí)效的工程科學(xué)特色：利用適當(dāng)?shù)睦碚摳拍罟倘皇怯行Ф医?jīng)濟(jì)的，但始終牢記其最終的應(yīng)用目標(biāo)也是重要的。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，單憑理論是不夠的，無(wú)論如何，某些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是必不可少的。我們要始終保持理論和實(shí)踐之間的正常平衡，以免失之偏頗。 早在許多年前，應(yīng)用科學(xué)的前輩Francis Bacon（弗朗西斯·培根）爵士就已認(rèn)識(shí)到保持平衡的必要。他把科學(xué)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(xué)的人們不是實(shí)踐家就是理論家。實(shí)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(lái)結(jié)網(wǎng)。但是蜜蜂則兼有二者的長(zhǎng)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(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰屠碚撗芯磕芰Φ母芮?、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(qiáng)調(diào)：研究、應(yīng)用和發(fā)展分子熱力學(xué)不僅是有益的事業(yè)，而且可以從中得到樂(lè)趣和滿足，如果讀者受到感染，而能像我一樣從分子熱力學(xué)獲得巨大收益，我將為此而高興。

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