3第三章 理想气体的性质.ppt

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1、1 第三章第三章气体的热力性质和热力过程气体的热力性质和热力过程Propertiesofgas3-1理想气体理想气体分子为不占体积的弹性质点分子为不占体积的弹性质点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一、理想气体的基本假设一、理想气体的基本假设2 二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程ideal-gasequationPa m3kg气体常数：J/(kg.K)K例试按理想气体状态方程求空气在表列温度、压力条件下的比体积v，并与实测值比较。已知：空气气体常数Rg=287.06J/(kgK)解：R=MRg=8.31

2、45J/(mol.K)3 相对误差=本例说明：低温高压时，应用理想气体假设有较大误差。4 例题第三章A411133.ppt例题第三章A410144.doc5 32理想气体的比理想气体的比热容容specificheat;specificheatcapacity一、定义和分类一、定义和分类定义：定义：c与过程有关与过程有关c是温度的函数是温度的函数1kg的物质在温度每变化1K时所吸进或放出的热量。分类：分类：按物量按物量质量热容（比热容）质量热容（比热容）cJ/(kgK)(specificheatcapacityperunitofmass)体积热容体积热容cJ/（Nm3K）(volumetrics

3、pecificheatcapacity)摩尔热容摩尔热容CmJ/（molK）(molespecificheatcapacity)注：Nm3为非法定表示法，标准表示法为“标准标准m3”按过程按过程质量定压热容（比定压热容）质量定压热容（比定压热容）(constantpressurespecificheatcapacityperunitofmass)质量定容热容（比定容热容）质量定容热容（比定容热容）(constantvolumespecificheatcapacityperunitofmass)及7 二、比定压热容，比定容热容和迈耶公式二、比定压热容，比定容热容和迈耶公式 1、一般表达式一般表达

4、式代入（A）式得比热容的一般表达式比热容的一般表达式8 2.cV定容过程定容过程dv=0若为理想气体若为理想气体是温度的函数是温度的函数9 3.cp据一般表达式据一般表达式若为理想气体若为理想气体cp是温度函数是温度函数10 4.cp-cV迈耶公式（迈耶公式（Mayersformula）11 三三.利用比热容计算热量利用比热容计算热量原理原理:对对cn作不同的技术处理可得精度不同的热量计算作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法方法:真实比热容积分真实比热容积分利用平均比热表利用平均比热表利用平均比热直线利用平均比热直线定值比热容定值比热容12 1.利用真实比热容利用真实比热容(truesp

5、ecificheatcapacity)积分积分2.利用平均比热容表利用平均比热容表(meanspecificheatcapacity)T1,T2均为变量均为变量,制表太繁复制表太繁复=面积面积amoda-面积面积bnodb附表附表4.doc13 而而由此可制作出平均比热容表由此可制作出平均比热容表附表附表5.doc14 附附:线性插值线性插值15 3.平均比热直线式平均比热直线式令令cn=a+bt,则则即为即为区间的平均比热直线式区间的平均比热直线式1)t的系数已除过的系数已除过22)t需用需用t1+t2代入代入注意注意:附表附表6.doc16 4.定值比热容定值比热容(invariables

6、pecificheatcapacity)1.671.41.3原子数摩尔热容单原子气体双原子气体多原子气体Cm,vCm,pJ/(mol.K)J/(mol.K)例题第三章A400031.ppt例题第三章A400032.ppt18 33理想气体热力学能、焓和熵理想气体热力学能、焓和熵一一.理想气体的热力学能和焓理想气体的热力学能和焓1.理想气体理想气体热力学能热力学能和和焓焓仅是仅是温度温度的函数的函数 a)因理想气体分子间无作用力b)19 讨论讨论:如图:0020 若为任意工质若为任意工质?对于理想气体一切同温限之间的过程对于理想气体一切同温限之间的过程u及及h相同相同,且且均可用均可用cVT及及

7、cpT计算计算;对于实际气体对于实际气体u及及h不仅与不仅与T有关有关,还与过程有关还与过程有关且只有定容过程且只有定容过程u=cVT,定压过程定压过程h=cpT。2.热力学能和焓零点的规定热力学能和焓零点的规定可任取参考点,令其热力学能为零,但通常取0k。附表附表7.doc 21 例题第三章A413265.ppt例题第三章A413277.doc22 三三.利用气体热力性质表计算热量利用气体热力性质表计算热量据例题第三章A411197.ppt附表附表7.doc23 四四.理想气体的熵理想气体的熵(entropy)1.定义定义2.理想气体的熵是状态参数理想气体的熵是状态参数24 定比热定比热25

8、 3.零点规定零点规定:通常取标准状态下气体的熵为零通常取标准状态下气体的熵为零例题第三章A910133.ppt26 4.理想气体变比热熵差计算理想气体变比热熵差计算令令则则制成表制成表则则27 例题第三章A4111551.ppt例题第三章A4111552.ppt2834理想气体的热力过程理想气体的热力过程-Idealgasthermodynamicprocess一、基本热力过程一、基本热力过程(fundamentalthermodynamicprocess)29在在logp-logV图上有图上有logp=-nlnV+c=常数常数多变过程多变过程(polytropicprocess)(isob

9、aricprocess;constantpressureprocess)(isometricprocess;constantvolumeprocess)(isentropicprocess;reversibleadiabaticprocess)(isothermalprocess;constanttemperatureprocess)301）目的：目的：以第一定律为基础，理想气体为工质，分析可逆的基本热力过程中能量转换、传递关系，揭示过程中工质状态参数的变化规律及热量和功量的计算2）方法和手段方法和手段求出过程方程及计算各过程初终态参数。根据第一定律及理想气体性质计算过程中功和热。画出过程的p

10、-v图及T-s图，帮助直观分析过程中参数间关系及能量关系。可用的公式二、研究热力过程的目的、方法二、研究热力过程的目的、方法31三、三、定容过程定容过程定量工质在状态变化中保持容积不变的热力过程。1.过程方程过程方程v=常数或常数或dv=02.状态方程状态方程3.u、h和和s的的计算算4.w、wt和和q5.在在p-v图及图及T-s图上表示图上表示四、定压过程四、定压过程工质在状态变化中保持压力不变的热力过程。1.过程方程过程方程p=常数或dp=02.状态参数关系式状态参数关系式3.u、h和和s4.w、wt和和q5.在在p-v图及图及T-s图上表示图上表示五、定温过程五、定温过程工质在状态变化中

11、保持温度不变的热力过程。1.过程方程过程方程2.状态参数关系式状态参数关系式T常量3.u、h和和s4.w、wt和和q5.在在p-v图及图及T-s图上表示图上表示41六、六、等比熵（可逆绝热）过程等比熵（可逆绝热）过程1.过程方程过程方程工质在状态变化中与外界没有热量传递的热力过程。根据q0及q0得ds0积分可得42取定比热容，积分取定比热容，积分由推导过程，上述三式适用于由推导过程，上述三式适用于：理想气体，定比热，可逆绝热过程理想气体，定比热，可逆绝热过程。2.状态参数方程式状态参数方程式433.u、h和和s4.w，wt和和q44或或00455.在在p-v图及图及T-s图上表示图上表示46定

12、容过程定容过程：定压过程定压过程：定温过程定温过程：定熵过程定熵过程：47n n 35多变过程多变过程 一般在实际热力过程中，工质的状态参数都会发生变化，并且与外界有热量交换。通过研究发现，许多过程可以近似地用下面的关系式描述：式中，n称为多变指数，满足这一规律的过程就称为多变过程，当n0时，p=常量，为定压过程；当n1时，pv=常量，为定温过程；当nk时，pvk=常量，为绝热过程；当n时，v=常量，为定容过程。50一、过程方程一、过程方程二、状态参数关系式二、状态参数关系式51三、三、u、h和和s52四、四、w，wt和和q53q=五、比热容五、比热容54六、多变指数六、多变指数55七、多变过

13、程的能量关系七、多变过程的能量关系w/q：膨胀，吸热，压缩膨胀，吸热，压缩,放热放热膨胀，放热，压缩膨胀，放热，压缩,吸热吸热56八、关于八、关于T-s图及图及p-v图图1、在在p-v图上确定图上确定T增大及增大及s增大方向增大方向在在T-s图上确定图上确定p增大及增大及v增大方向增大方向利用特殊过程的特性，如利用特殊过程的特性，如利用过程的能量关系，如利用过程的能量关系，如057582、在、在T-s图上用图形面积表示图上用图形面积表示u和和h例：ha-hb用什么面积表示用什么面积表示?考虑过程等压考虑过程等压c思考：若实际气体，如何思考：若实际气体，如何？依据依据：a）T-s图上过程下面积表示图上过程下面积表示qb）qp=h，qv=ua59例题第四章A910133.ppt例题第四章A401155.ppt例题第四章A412155.ppt例题第四章A510021.ppt