化工热力学的研究对象是接近实际的体系,而真实体系的多样性和复杂性决定了在解决实际问题时不能仅仅运用经典热力学原理,,必须引入反映体系特征的模型。这些模型的建立通常是在理想的基础上进行修正,那么如何得到修正参数,如何在基本理论的基础上建立接近实际体系的模型,如何应用模型解决实际问题,这些都是化工热力学教学中要传达的思想。只有建立了解决实际问题的研究思路,才能让学生在应用化工模拟及计算软件时, 正确选择合适的模型以解决实际问题。
化工热力学课程最大的特点是严谨,既使在日益重视应用的现时,也不能忽略本应属于热力学最本质的东西。因此培养和锻炼学生的推理、演绎能力,学会运用热力学严密的逻辑思维方式分析实际问题也是教学的重心。在课堂教学过程中始终围绕理想模型→修正→真实体系模型建立及应用的思路,通过概念递进的方式,让学生体会热力学中理想模型加“校正”处理实际体系的思维方式。首先让学生深入理解并掌握涉及理想系统的概念和模型,如理想气体、理想溶液等。然后引入修正的概念,即在解决实际问题时对理想模型进行修正,最终得到将处理复杂事物变成简单事物加校正的热力学方法。
例如在讲解比较抽象的概念逸度时,从理想气体的Gibbs自由能开始,提出问题:真实气体的Gibbs自由能该如何以相同的形式表达,从而引出,然后对比理想状态,借助偏离函数,得到逸度是对压力的修正,修正因子为逸度系数,可以用状态方程计算。再进一步到混合物的组分逸度,由形似给出定义,引出组分逸度是对理想气体混合物分压的修正,修正的因子是组分逸度系数,可通过引入混合法则用混合物状态方程进行计算。在讲解时传达热力学在描述实际状态时对理想态的修正始终有一个极限原则,即描述真实状态的参数在趋于某个极限时达到或接近于理想状态,这样的处理既简化了实际体系又不失严谨。对热力学关系推导演绎的严密性以及解决实际问题的思路会潜移默化为学生自己的思想,并为将来处理工作和生活错综复杂问题打下基础。