理想气体与实际气体的热力性质.ppt
第三讲第三讲理想气体与实际气体理想气体与实际气体的热力性质的热力性质3-1 理想气体及其状态方程式理想气体及其状态方程式一一 定义定义忽忽忽忽略略略略气气气气体体体体分分分分子子子子间间间间相相相相互互互互作作作作用用用用力力力力和和和和分分分分子子子子本本本本身身身身体体体体积积积积影影影影响响响响,仅仅仅仅具具具具有有有有弹弹弹弹性性性性质质质质点点点点的的的的气气气气体体体体，注注注注意意意意：当当当当实实实实际际际际气气气气体体体体p0 p0 v v 的的的的极极极极限限限限状态时，气体为理想气体。状态时，气体为理想气体。状态时，气体为理想气体。状态时，气体为理想气体。二二 状态方程状态方程 状状态态方方程程Rm与与R的区别的区别Rm通用气体常数通用气体常数(与气体种类无关与气体种类无关)R气体常数气体常数(随气体种类变化随气体种类变化)M-摩尔质量摩尔质量例如例如8.3145 mmkJRkmolK=KkgkJMRRmm=287.097.283145.8空气空气空气空气空气空气空气空气3-2 实际气体实际气体水蒸汽水蒸汽饱和状态饱和状态饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和温度饱和温度Ts饱和压力饱和压力ps一一对应一一对应Tspsps=1.01325barTs=100 青藏青藏ps=0.6barTs=85.95 高压锅高压锅ps=1.6barTs=113.32 饱和蒸汽饱和蒸汽饱和水饱和水水蒸汽的产生水蒸汽的产生t tsv vv=vv=vv v v未饱和水未饱和水未饱和水未饱和水饱和水饱和水饱和水饱和水 饱和湿蒸汽饱和湿蒸汽饱和湿蒸汽饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽饱和干蒸汽饱和干蒸汽饱和干蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽过热蒸汽过热蒸汽水预热水预热水预热水预热汽化汽化汽化汽化过热过热过热过热a ab bc cd de e水蒸气产生过程参数坐标图水蒸气产生过程参数坐标图sp-v图，图，T-s图上的水蒸气定压加热过程图上的水蒸气定压加热过程一点，二线，三区，五态一点，二线，三区，五态水和水蒸气热力性质表和图水和水蒸气热力性质表和图1、未饱和水及过热蒸汽、未饱和水及过热蒸汽确定任意两个独立参数，如：确定任意两个独立参数，如：p、T2、饱和水和干饱和蒸汽、饱和水和干饱和蒸汽确定确定p或或T3、湿饱和蒸汽、湿饱和蒸汽除除p或或T外，其它参数与两相比例有关外，其它参数与两相比例有关两相比例由两相比例由干度干度x确定确定定义定义干饱和蒸汽干饱和蒸汽饱和水饱和水对对干度干度x的说明：的说明：x=0 饱和水饱和水x=1 干饱和蒸汽干饱和蒸汽0 x 1在过冷水和过热蒸汽区域，在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义无意义湿饱和蒸汽区状态参数湿饱和蒸汽区状态参数的确定的确定 如果有如果有1kg湿蒸气，干度为湿蒸气，干度为x,即有即有xkg饱和蒸汽，饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。饱和水。已知已知p或或T(h,v,s,h,v,s)+干度干度xh,v,s水和水蒸气表水和水蒸气表两类两类2、未饱和水和过热蒸汽表、未饱和水和过热蒸汽表1、饱和水和干饱和蒸汽表、饱和水和干饱和蒸汽表饱和水和饱和水蒸气表饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）按温度排列）饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）饱饱和和参参数数未饱和水和过热蒸汽表（节录）未饱和水和过热蒸汽表（节录）水蒸气焓熵图水蒸气焓熵图hsCx=1x=0pvTx查表完成下列数据查表完成下列数据3-3 湿空气湿空气一、湿空气的概念一、湿空气的概念定义：定义：定义：定义：水蒸汽与干空气的混合物水蒸汽与干空气的混合物水蒸汽与干空气的混合物水蒸汽与干空气的混合物特点：特点：特点：特点：水蒸气的分压力水蒸气的分压力水蒸气的分压力水蒸气的分压力p pv v只能小于等于相应温度下只能小于等于相应温度下只能小于等于相应温度下只能小于等于相应温度下的饱和压力的饱和压力的饱和压力的饱和压力p ps s，即：，即：，即：，即：p pv v p ps s压力：压力：压力：压力：湿空气总压力湿空气总压力湿空气总压力湿空气总压力p p等于干空气分压力等于干空气分压力等于干空气分压力等于干空气分压力p pa a和水蒸和水蒸和水蒸和水蒸气分压力气分压力气分压力气分压力p pv v之和，即：之和，即：之和，即：之和，即：p p=p pa a+p pv v。饱和与未饱和湿蒸汽饱和与未饱和湿蒸汽饱和湿空气：饱和湿空气：饱和湿空气：饱和湿空气：干空气与饱和水蒸汽组成的湿空气干空气与饱和水蒸汽组成的湿空气干空气与饱和水蒸汽组成的湿空气干空气与饱和水蒸汽组成的湿空气p pv v=p ps s未饱和湿蒸汽：未饱和湿蒸汽：未饱和湿蒸汽：未饱和湿蒸汽：干空气与过热水蒸汽组成的湿空气干空气与过热水蒸汽组成的湿空气干空气与过热水蒸汽组成的湿空气干空气与过热水蒸汽组成的湿空气p pv v p ps s二、湿空气的湿度二、湿空气的湿度绝对湿度：绝对湿度：绝对湿度：绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量。相对湿度：相对湿度：相对湿度：相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下湿空气的绝对湿度与同温度下湿空气的绝对湿度与同温度下湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比值，饱和空气的饱和绝对湿度的比值，饱和空气的饱和绝对湿度的比值，饱和空气的饱和绝对湿度的比值，含湿量含湿量含湿量含湿量(或称比湿度或称比湿度或称比湿度或称比湿度)：在含有在含有在含有在含有1kg1kg干空气的湿空气中，干空气的湿空气中，干空气的湿空气中，干空气的湿空气中，所含有的水蒸汽质量称为湿空气的含湿量。所含有的水蒸汽质量称为湿空气的含湿量。所含有的水蒸汽质量称为湿空气的含湿量。所含有的水蒸汽质量称为湿空气的含湿量。三、湿空气的焓及焓三、湿空气的焓及焓湿图湿图湿空气焓：湿空气焓：湿空气焓：湿空气焓：湿空气的焓为干空气焓和水蒸气焓的总和湿空气的焓为干空气焓和水蒸气焓的总和湿空气的焓为干空气焓和水蒸气焓的总和湿空气的焓为干空气焓和水蒸气焓的总和湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓湿图湿图湿图湿图3-4 理想气体的热力过程理想气体的热力过程研究热力学过程的依据研究热力学过程的依据2)理想气体理想气体3)可逆过程可逆过程 1)第一定律第一定律稳流稳流定容比热容定容比热容cv、定压比热容定压比热容cp任意准静态过程任意准静态过程定容：定容：dv=0定压定压：dp=0理想气体的比热容理想气体的比热容 cv和和cp的关系的关系1、梅耶公式：梅耶公式：2、比热比：、比热比：定容定容 过程过程四个基本过程四个基本过程定压定压 过程过程定温定温 过程过程绝热绝热 过程过程过过过过程程程程定容定容定容定容过过过过程程程程定定定定压过压过压过压过程程程程定温定温定温定温过过过过程程程程定定定定熵过熵过熵过熵过程程程程过过过过程指数程指数程指数程指数n n 0 01 1k k过过过过程方程程方程程方程程方程v v=C=Cp p=C=Cpvpv=C=Cpvpvk k=C=Cp p、v v、T T关系关系关系关系 u u,h h,s s计算式计算式计算式计算式理想气体状态方程理想气体状态方程定压定压 过程过程定压过程的条件定压过程的条件过程方程过程方程p-v 图和图和 T-s 图图内能变化内能变化熵变化熵变化 u,、h,、s、w、q的计算的计算焓焓变化变化 膨胀功膨胀功 w热量热量 q(1)当当 n=0 (2)当当 n=1多变过程多变过程与基本过程的关系与基本过程的关系(3)当当 n=k(4)当当 n=基本过程基本过程是是多变过程多变过程的的特例特例pTsv过程方程过程方程例例例例1 1：氧氧氧氧气气气气瓶瓶瓶瓶的的的的容容容容积积积积为为为为0.21m0.21m3 3，内内内内装装装装压压压压力力力力为为为为3.0MPa3.0MPa、温温温温度度度度为为为为300K 300K 的的的的氧氧氧氧气气气气。当当当当瓶瓶瓶瓶内内内内压压压压力力力力下下下下降降降降为为为为1.8MPa1.8MPa，而而而而温温温温度度度度依依依依然然然然维维维维持持持持为为为为300K 300K 时，问钢瓶内的氧气被用去多少千克？时，问钢瓶内的氧气被用去多少千克？时，问钢瓶内的氧气被用去多少千克？时，问钢瓶内的氧气被用去多少千克？分分分分析析析析：初初初初、终终终终状状状状态态态态下下下下的的的的容容容容积积积积V V、压压压压力力力力p p、温温温温度度度度T T 均均均均已已已已给给给给出出出出，依依依依据据据据mkgmkg 的的的的理理理理想想想想气气气气体体体体状状状状态态态态方方方方程程程程则则则则可可可可求求求求出出出出相相相相应应应应的的的的质质质质量量量量。被被被被用用用用去去去去的的的的氧氧氧氧气气气气由初、终状态下的质量求取差值可得。由初、终状态下的质量求取差值可得。由初、终状态下的质量求取差值可得。由初、终状态下的质量求取差值可得。作业：作业：P15：1-6 P68:3-4
