第四章理想气体精选文档.ppt
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1、第四章理想气体本讲稿第一页,共二十五页第四章第四章 理想气体的性质理想气体的性质vv4.1 理想气体及状态方程理想气体及状态方程vv4.2 理想气体的比热容理想气体的比热容vv4.3 理想气体的热力学能理想气体的热力学能,焓和熵焓和熵vv4.4 理想气体的混合物理想气体的混合物本章主要内容是:理想气体各参数之间本章主要内容是:理想气体各参数之间的关系,以便由已知参数求取未知参数。的关系,以便由已知参数求取未知参数。本讲稿第二页,共二十五页4-1 理想气体及状态方程理想气体及状态方程一、理想气体的基本概念一、理想气体的基本概念微观定义:分子间微观定义:分子间没有作用力没有作用力,分子本身分子本身
2、不占体积不占体积的弹性质点的弹性质点宏观定义:遵循宏观定义:遵循克拉贝龙克拉贝龙方程的气体方程的气体使用条件:一般气体均可,蒸汽除外使用条件:一般气体均可,蒸汽除外 如:如:H2、O2、N2、Air等均可等均可 水蒸汽、氨蒸汽不可水蒸汽、氨蒸汽不可本讲稿第三页,共二十五页4-1 理想气体及状态方程理想气体及状态方程二、理想气体状态方程二、理想气体状态方程理想气体状态方程又称理想气体状态方程又称克拉贝龙克拉贝龙方程方程 1kg:pv=RT mkg:pV=mRT 1kmol:pVm=RmT nkmol:pV=nRmTp 绝对压力绝对压力PaT 绝对温标绝对温标KR 气体常数气体常数J/kg.KRm
3、通用气体常数通用气体常数 J/kmolK本讲稿第四页,共二十五页4-1 理想气体及状态方程理想气体及状态方程三、气体常数三、气体常数R与通用气体常数与通用气体常数Rm阿伏伽德罗阿伏伽德罗定律指出:同温同压下任何定律指出:同温同压下任何理想气体的摩尔容积理想气体的摩尔容积Vm都相同。都相同。R=Rm/M=8314.3/M J/kmol.K M摩尔质量摩尔质量 随气体种类变化随气体种类变化Rm=8314.3 J/kmol.K 与气体种类无关与气体种类无关在在标准状态标准状态下:下:p=101325Pa,T=273.15K Vm=22.4m3/kmol本讲稿第五页,共二十五页典型例题典型例题 4-1
4、某某储储气罐气罐储储有有 CO2气体,气体,刚刚性性储储气罐的体气罐的体积积为为 3m3,罐上装,罐上装设设的的压压力表力表计读计读数数为为30kPa,温度,温度计计指示指示为为30。若向罐内充入。若向罐内充入CO2气体气体12kg后后,温度指示温度指示为为70,试问储试问储气气罐的罐的压压力表力表计读计读数数为为多少?当地大气多少?当地大气压压力力为为100kPa。解:解:M=44 kg/kmol R=Rm/M=8314.3/44=188.96 J/kg.K本讲稿第六页,共二十五页典型例题典型例题 4-1解:解:充气前充气前 充气后充气后本讲稿第七页,共二十五页4-2 理想气体的比热容理想气
5、体的比热容一、比热容的一般概念一、比热容的一般概念c=qdT定义定义:单位物量的物质升高:单位物量的物质升高1K所交换的热量。即:所交换的热量。即:物量单位物量单位质量比热容质量比热容c J/(kg.K)摩尔比热容摩尔比热容cm J/(mol.K)容积比热容容积比热容c J/(m3.K)分类分类:定压比热容定压比热容cp定容比热容定容比热容cv过程途径过程途径=()p h T=()v u T本讲稿第八页,共二十五页4-2 理想气体的比热容理想气体的比热容一、比热容的一般概念一、比热容的一般概念影响因素影响因素:物质的种类、物量单位、过:物质的种类、物量单位、过程途径、所处的状态(温度),以及湿
6、程途径、所处的状态(温度),以及湿度等。度等。作用作用:热量计算和导出参数增量的计算:热量计算和导出参数增量的计算说明说明:比热容是与过程途径有关:比热容是与过程途径有关热系数热系数属属于于过程量过程量。但。但 cv 和和 cp过程已定过程已定,可当作可当作状状态量态量。本讲稿第九页,共二十五页4-2 理想气体的比热容理想气体的比热容二、理想气体内能和焓的特性二、理想气体内能和焓的特性特性特性:理想气体的热力学能和焓是温度:理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数,的单值函数,即:即:u=f(T),h=f(T)。定压比热容定压比热容cp定容比热容定容比热容cv=()p h T=()v u T=d
7、h dT=f(T)=du dT=f(T)cp=dh dT=cv+R=du dT+d(pv)dT本讲稿第十页,共二十五页4-2 理想气体的比热容理想气体的比热容三、理想气体的比热容三、理想气体的比热容迈耶公式迈耶公式:cp=cv+R讨论:讨论:1.cp cv 2.R=cp cv R的又一物理含义的又一物理含义 3.cp(T)cv(T)=常数常数 与与T无关无关比热比:比热比:=1cp cvcv=R -1 cp=R -1 本讲稿第十一页,共二十五页4-2 理想气体的比热容理想气体的比热容三、理想气体的比热容三、理想气体的比热容理想气体的理想气体的cp与与 cv按照随温度变化的数学处按照随温度变化的
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