气体的热力性质课件.pptx

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1、v4掌握混合气体分压力、分容积分压力、分容积的概念v1 掌握理想气体状态方程状态方程的各种表述形式， 并应用理想气体状态方程状态方程及理想气体定值定值 比热比热进行各种热力计算 v2掌握理想气体平均比热平均比热的概念和计算方法v3理解混合气体性质气体性质 1 理想气体的理想气体的热力性质热力性质 2 理想气体状态参数间的关系理想气体状态参数间的关系3 理想气体比热理想气体比热n分子为不占体积的弹性质点分子为不占体积的弹性质点n n 除碰撞外分子间无作用力除碰撞外分子间无作用力 理想气体定义：理想气体定义：忽略气体分子间相互作用力和分子本忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响身体积影响,仅具

2、有弹性质点的气体，仅具有弹性质点的气体，)(Tuu 理想气体是实际气体在理想气体是实际气体在低压高温低压高温时的抽象时的抽象氩、氖、氦、氢、氧、氮、一氧化碳等临界温度低的单氩、氖、氦、氢、氧、氮、一氧化碳等临界温度低的单原子或双原子气体，在温度不太低、压力不太高时均远离原子或双原子气体，在温度不太低、压力不太高时均远离液态，接近理想气体假设条件。液态，接近理想气体假设条件。工程中常用的氧气、氮气、氢气、一氧化碳等及其混合工程中常用的氧气、氮气、氢气、一氧化碳等及其混合空气、燃气、烟气等工质，在常温、常压下都可作为理想空气、燃气、烟气等工质，在常温、常压下都可作为理想气体处理。气体处理。 1、理

3、想气体（理想气体（ ideal gas） 可可用用简单简单的式子描述的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为如汽车发动机和航空发动机以空气为主的主的燃气燃气、空调中的、空调中的湿空气湿空气等等2、实际实际气气体（体（ real gas） 不不能用能用简单简单的式子描述，真实工质的式子描述，真实工质 火力发电的火力发电的水水和和水蒸气水蒸气、制冷空调中、制冷空调中制冷工质制冷工质等等 当实际气体当实际气体 p 很小很小, V 很大很大, T不太低不太低时时, 即处于即处于远离液态远离液态的的稀薄稀薄状态时状态时, 可视为可视为理想气体理想气体。 T常温常温，p7MPa的的双原子双原子分子分子

4、理想气体理想气体O2, N2, Air, CO, H2如汽车发动机和航空发动机以空气为主的如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气燃气等等三原子三原子分子（分子（H2O, CO2)一般不能当作一般不能当作理想气体理想气体特殊，如空调的特殊，如空调的湿空气湿空气，高温烟气的，高温烟气的CO2 ，可以，可以mRTpVm : kg V：nKmol气体容积m3； V：质量为mkg气体所占的容积；P：绝对压力Pa ；v：比容m3/kg； T：热力学温度K 状状态态方方程程V Vm m：摩尔容积m3/kmol； R RO O：通用气体常数，J/kmolK；1 kg : pvRT1kmol: 1kmol:

5、pVpVm m=R=RO OT Tnkmol: nkmol: pV=nRpV=nRO OT TRm通用通用气体常数气体常数 (与气体种类无关与气体种类无关) 8.3143 mkJRkmol KR气体常数气体常数 (随气体种类变化随气体种类变化)/. mRRkJ kg KMM-摩尔质量摩尔质量KkgkJMRRm287. 097.283143. 8空气空气例如例如1 求平衡态下的参数2 两平衡状态间参数的计算3 标准状态与任意状态或密度间的换算4 求气体体积膨胀系数 1、绝对压力绝对压力2、温度温度单位单位 K3、统一单位（最好均用统一单位（最好均用国际单位国际单位）计算计算内能内能, , 焓焓,

6、 , 热量热量都要用到比都要用到比热热定义定义: 比热比热单位物量的物质升高单位物量的物质升高1K或或1oC所需的热量所需的热量c : 质量比热容质量比热容 kJkg KMc :摩尔比热容摩尔比热容 kJkmol Kc: 体积比热容体积比热容 3kJNmKMc = 22.4c 或或 c=c0okJkgCokJkmolC3okJNmC一、比热容的定义与单位一、比热容的定义与单位dTqc 定容比热定容比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K（1）所吸收或放出的热量，称为该物体的定容比热。 定压比热定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化1K（1）所吸收或放出的热量，称为该物体的定压

7、比热。定压质量比热定压质量比热： 在定压过程中，单位质量的物体，当其温度在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化变化1K1K（11）时，物体和外界交换的热量，）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压质量比热。称为该物体的定压质量比热。 “cp”定压容积比热定压容积比热： 在定压过程中，单位容积的物体，当其温度在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化变化1K1K（11）时，物体和外界交换的热量，）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压容积比热。称为该物体的定压容积比热。定压摩尔比热定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的物体，当其温度在定压过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化变化1K1

8、K（11）时，物体和外界交换的热量，）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压摩尔比热。称为该物体的定压摩尔比热。定容质量比热定容质量比热：在定容过程中，单位质量的物体，当其温度在定容过程中，单位质量的物体，当其温度变化变化1K1K（11）时，物体和外界交换的热量，称）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容质量比热为该物体的定容质量比热定容容积比热定容容积比热：在定容过程中，单位容积的物体，当其温度在定容过程中，单位容积的物体，当其温度变化变化1K1K（11）时，物体和外界交换的热量，称）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容容积比热。为该物体的定容容积比热。定容摩尔比热定容摩尔比热

9、：在定容过程中，单位摩尔的物体，当其温度在定容过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化变化1K1K（11）时，物体和外界交换的热量，称）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容摩尔比热。为该物体的定容摩尔比热。( )cf T230123caaTa Ta T230123()qcdTaaTa Ta TdTcc1c212tABcf (t) t1 t2qc0c=f (t)2121()ttqctt221100ttttqcdtcdtcdt21ttqcdt2 01 0qD E DD F D212100(0)(0)ttqctct212100ttqctc t2121()ttqcttcc1c212tAB t1 t2

10、q0DEF21ttc 理想气体分子中原子数相同的气体，其摩尔比热容都相等。52MpcR单原子气体双原子气体多原子气体72MpcR92MpcR32MvcR52MvcR72MvcR定压摩尔比热容定容摩尔比热容项 目 例例2-12-1在燃气轮机装置中，用从燃气轮机中排出的乏气对空气进行加热(加 热在空气回热器中进行)，然后将空气送人燃烧室。若空气在回热器中， 从127定压加热到327。试按下列要求计算对每公斤空气所加入的热量。 解答（1）按定值比热容计算查表4-1，双原子的空气的定压摩尔热容为72MpcR2121217()()()2MpppcRqcttttttMM3378.314(327 127)2

11、00.89 10 J/kg200.89 kJ/kg228.97 10（2）按真实比热容计算 2221111TTTMpppMpTTTcqc dTdTcdTMM3629328.106 1.9665 104.8023 101.9661 10MpcTTT查附表2有213629331 (28.106 1.9665 104.8023 101.9661 10) =207.46 10 J/kg207.46 kJ/kgTTTTTdTM（3）按平均比热容计算根据附表5查得空气的平均比定压热容为 K)kJ/(kg028. 1K)kJ/(kg019. 1K)kJ/(kg012. 1K)kJ/(kg006. 14000

12、300020001000ppppcccc用线性内插法，得127327001.0076 kJ/(kg K) , 1.0214 kJ/(kg K)ppcc212100ttpppqctct1.0214 327 1.0076 127206.03 kJ/kg 混合气体的分压力混合气体的分压力 :维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力的压力 道尔顿分压定律道尔顿分压定律 :混合气体的总压力混合气体的总压力p等于各组成气体分压力等于各组成气体分压力pi之总和之总和. VTniinpppppp,1321 T, V p1T, V p nT, 1ni

13、ipp V 121.niniippppppp维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。容积。阿密盖特阿密盖特(Amagat)分容积定律：分容积定律：混合气体的总容积混合气体的总容积V等于各组成气体分容积等于各组成气体分容积Vi之和。之和。即PTniinVVVVVV,1321混合气体的分容积混合气体的分容积 :p, T p, TV1, n1 p, TV2, n2 p, TV n, n nV=V1+ V2+ + Vi+ + Vnn= n1+ n2+ +ni + + nn121.niniiVVVVVVV 混合气体的质量成分混合气体的质量

14、成分：混合气体中某组元混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成分。混合气体的质量成分。iimgm1211nniigggg 混合气体的容积成分混合气体的容积成分：混合气体中某组元气混合气体中某组元气体的分容积与混合气体总容积的比值称为混体的分容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成分。合气体的容积成分。iiVrV1211nniirrrrriinxn1211nniixxxxx质量成分与容积成分：质量成分与容积成分： iiinrxniiiiiiiimnMMMgxrmnMMMiiiiiiiMRgrrrMR（一）、折合分子量折合分子量

15、、如已知各组成气体的容积成分及其分子量 、如已知各组成气体的质量成分及其分子量111niinniiiiiiin MmMx Mr Mnn1211211nniiniMggggMMMM 、若已求出混合气体折合分子量或已知各组成气若已求出混合气体折合分子量或已知各组成气体的质量成分及气体常数体的质量成分及气体常数 、若已知各组成气体的容积成分及气体常数若已知各组成气体的容积成分及气体常数0010001nniiniiiiiiRmnRRnRMRgRMmmm0012112211211nninniniRRRrrrrM rM rMrMRRRR 某组成气体的分压力等于混合气体的总压力与该组成气体容积成分的乘积 分

16、压力与组成气体的质量成分的关系：iiiVppr pViiiiiiiRMpgpgpgpMR 混合气体的质量比热容为：混合气体的质量比热容为： 混合气体的容积比热容为：混合气体的容积比热容为： 混合气体的摩尔比热容：混合气体的摩尔比热容： 121nnniiicgg cg c12c +g c + 121nnniiicrr crc12c+rc+11nniiiiiiiMcMg cx M c 热力学能、焓和熵都是具有可加性的物理量，所热力学能、焓和熵都是具有可加性的物理量，所以混合气体的热力学能、焓和熵等于各组成气体以混合气体的热力学能、焓和熵等于各组成气体的热力学能、焓和熵之和，即的热力学能、焓和熵之和

17、，即1niiUU1niiiUm u或1niiHH1niiiHm h或1niiSS1niiiSms或2考虑比热随温度变化后，产生了多种计算理想气体热计算理想气体热 力参数变化量力参数变化量的方法，要熟练地掌握和运用这些方法， 必须多加练习才能达到目的。1运用理想气体状态方程确定气体的数量和体 积等，需特别注意有关物理量的含义物理量的含义及单位单位的选取。3在非定值比热情况下,理想气体内能、焓变化量内能、焓变化量的计算 方法，理想混合气体的分量理想混合气体的分量表示法，理想混合气体相相 对分子质量和气体常数对分子质量和气体常数的计算。2考虑比热随温度变化后，产生了多种考虑比热随温度变化后，产生了多

18、种计算理想气体热计算理想气体热 力参数变化量力参数变化量的方法，要熟练地掌握和运用这些方法，的方法，要熟练地掌握和运用这些方法， 必须多加练习才能达到目的。必须多加练习才能达到目的。1运用理想气体状态方程确定气体的数量和体运用理想气体状态方程确定气体的数量和体 积等，需特别注意有关积等，需特别注意有关物理量的含义物理量的含义及及单位单位的选取的选取。3在非定值比热情况下在非定值比热情况下,理想气体理想气体内能、焓变化量内能、焓变化量的计算的计算 方法，方法，理想混合气体的分量理想混合气体的分量表示法，理想混合气体表示法，理想混合气体相相 对分子质量和气体常数对分子质量和气体常数的计算。的计算。