COSMOtherm软件在化工热力学教学中的应用

冒李娜 方楚宁 刘 畅

(1.南京工业大学 化工学院，江苏 南京 211816；2.南京工业大学 2011学院，江苏 南京 211816)

相平衡研究是化工热力学课程教学的重点内容，其中汽液平衡数据计算(温度T、压力p与汽液组成xi,yi的对应关系)是一大难点。

教材主要介绍了用状态方程法和活度系数法来求解相平衡问题，这两种方法比较常用，但学生理解起来比较吃力。主要难点在于：(1)概念、定义繁多——如混合变量ΔM、超额性质ME、剩余性质MR、活度系数γ、逸度f、标准态、混合规则等，由于定义严格、适用条件复杂，知识点相对零散，关联记忆难度比较大。(2)内容理论性强，比较抽象——以化学位为例，作为相平衡判据，化学位常常不可求，或者需要先求出其他热力学函数再迭代求解，而且在热力学气液相平衡实验中也没有涉及化学位的计算，并没有将该判据真正用起来。

不同于教材体系，COSMOtherm软件通过化学位将众多热力学函数统一起来。以COSMO-RS理论[1]为基础，COSMOtherm软件通过量子化学计算绘制分子结构、获得化合物分子表面电荷分布函数，进而直接求出组分的化学位。再通过公式关联，由化学位求出其他热力学函数。由此化零为整，便于学生理解热力学概念。同时，该软件可以独立预测溶液热力学性质而不依赖于实验参数，对于科研探索具有指导性意义。

1 COSMO计算原理概述

1.1 COSMO-RS理论、化学位计算原理简介

量子化学的发展使计算模拟分子结构成为可能，开拓了由微观结构预测宏观性质的道路，即通过估算分子间相互作用强度、能量传递，模拟分析理化变量的性质。……