第三章　化工基础数据测定实验

在化工单元或工艺过程的设计、研究工作中，离开足够的化工基础数据将寸步难行。迅速而准确地获得必要的化工数据是化工科技工作者长期以来孜孜不倦追寻的目标。

化工基础数据是与化工物料的性质有关的数据。我们经常将工程上常用的化工数据大体上归结为以下几类。

（1）分子结构和相对分子质量

化工物料性质之所以千差万别，其根本原因在于分子结构的不同。分子结构包括物料分子中原子的种类、数目和位置，官能团的种类、数目和位置。分子结构是从化学分析和结构分析得知的，相对分子质量可以直接从分子结构计算。在工程上，物料的分子结构和相对分子质量是已知项，是确定任何其他种类数据的出发点。一些理论化学课程对这类问题有较多研究，化学工程与工艺专业更多地是直接去应用这些结果，而不是去计算、测量它们。

（2）热力学数据

热力学数据又称平衡性质数据，包括压力-体积-温度（p-V-T）数据、热化学数据、热力学函数、相平衡数据等。

压力-体积-温度（p-V-T）数据是反映物料系统p、V、T三项或其中两个函数之间关系的数据。它们之间关系的推导原则上不依赖经典热力学的基本定律。在化学工程与工艺专业的应用中，这类数据主要依靠各类状态方程去计算。但不同的状态方程应用范围和计算精度有明显的差异，有时候需要通过实验去验证。本教材安排了几个该类数据测量的实验，可将实验数据与计算结果进行比较，加以验证。

热化学数据主要是指与物系在一定状态下吸、放热量密切相关的数据，如热容、相变热、混合热、反应热等。它们源于物性，原则上也不能由热力学基本定律导出。这类数据的测量更多是物理化学等课程研究的内容，化学工程与工艺专业在应用时，更多地是通过查阅基础数据手册而获得。

热力学函数在工程上常指内能U、焓H、熵S、自由能A、自由焓G和化学位μ等几项。它们依靠热力学基本方程和p-V-T数据、热化学数据以及组成n的变化相联系。热力学函数通常不能直接测量，并且只能通过它们计算出p-V-T数据、过程热、功以及组成数据后，工程上才能直接应用。因此，这些热力学函数严格来讲并不能算是基础数据。但它们应用非常广泛，还往往按不同的物系制成各种热力学图表，使用起来非常方便。

相平衡数据是热力学数据里非常重要的组成部分，由于它的重要性及数据量极大，也通常把它作为一个单独的部分处理。相平衡数据是精馏、吸收、萃取、结晶等分离操作重要的计算和设计依据，在化工数据中占有重要地位。为了准确地进行分离设备的设计，也由于相平衡关系难以估算，很多时候不得不进行大量的实验测定工作。

（3）迁移性质数据

迁移性质数据又称传递性质数据，例如黏滞性数据、热传导数据等。它们是一类非平衡性质的数据，是在物质或能量传递的实际过程中表现出来的与阻滞作用有关的性质。每一种传递性质都有许多测定方法。每种方法的测定原理和设备也有很大不同，这也是传递性质数据的特点之一。在传递性质中液体黏度和表面张力的测定技术比较简单，其实验比较常见，在大部分的物理化学实验中都有所涉及。其他各种传递性质的测定技术相对要复杂不少，实验数据也比较稀缺。