工程热力学第2章理想气体的性质.ppt

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1、第二章第二章 理想气体的性质理想气体的性质本章基本要求本章基本要求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本章重点本章重点 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2-1 2-1 理想气体状态方程理想气体状态方程一一 理想气体理想气体定义定义忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响忽略气体分子间相互作用力和分

2、子本身体积影响,仅具有弹性质仅具有弹性质点点的的气气体体，注注意意：当当实实际际气气体体p0 v的的极极限限状状态态时时，气气体体为为理理想想气体。气体。二二 理想气体理想气体状态方程的导出状态方程的导出 二二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VM：摩尔容积m3/kmol；RM：通用气体常数，J/kmolK；工程热力学的两大类工质工程热力学的两大类工质 1、理想气体（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

3、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状态方程的应用状态方程的应用 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 ：体积为V的真空罐出现微小漏气。设漏气前罐内压力p为零，而漏入空气的流率与（p0p）成正比，比例常数为，p0为大气压力。由于漏气过程十分缓慢，可以认为罐内、外温度始终保持T0不变，试推导罐内压力p的表达式。例例2：容器内盛有一定量的理

4、想气体，如果将气体放出一部分后达到了新的平衡状态，问放气前、后两个平衡状态之间参数能否按状态方程表示为下列形式：（a）（b）题解解解：放气前、后两个平衡状态之间参数能按方程式（a）形式描述，不能用方程式（b）描述，因为容器中所盛有一定量的理想气体当将气体放出一部分后，其前、后质量发生了变化根据，而可证。解解例例例例1 1例题例题例题例题1 1解解:由题设条件已知由题设条件已知 漏入空气的流率:罐内的状态方程dV=0;dT=0积分(P由0到p)得微分（2）（1）或或但是但是,当实际气体当实际气体 p 很小很小,V 很大很大,T不太低时不太低时,即处于即处于远离液态远离液态的的稀薄稀薄状态状态时时

5、,可视为可视为理想气体理想气体。哪些气体可当作理想气体哪些气体可当作理想气体T常温常温，p7MPa的的双原子双原子分子分子理想气体理想气体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2-2 理想气体的比热理想气体的比热 计算计算内能内能,焓焓,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:

6、质量比热容质量比热容 Mc:摩尔比热容摩尔比热容 C:容积比热容容积比热容 C=Mc=22.414CTs(1)(2)1K比热容是过程量还是状态量比热容是过程量还是状态量?c1c2用的最多的某些特定过程的比热容用的最多的某些特定过程的比热容定容比热容定容比热容定压比热容定压比热容定容比热容定容比热容cv任意准静态过程任意准静态过程u是状态量，设是状态量，设定容定容物理意义物理意义：v 时时1kg工质升高工质升高1K内能的增加量内能的增加量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h是状态量，设是状态量，设定压定压物理意义物理意义：p 时时1kg工质升高工质升高1K焓的增加量焓的增加量c

7、v和和cp的说明的说明1、cv 和和 cp ，过程已定，过程已定,可当作可当作状态量状态量。2、前面的推导前面的推导没有没有用到用到理想气体理想气体性质，所以性质，所以适用于适用于任何气体任何气体。3、梅耶公式：梅耶公式：，比热比：比热比：定值、真实、平均比热 定值比热定值比热定值比热定值比热：凡分子中原子数目原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体，它们的摩尔比热值摩尔比热值都相等，称为定值比热 真实比热真实比热真实比热真实比热：相应于每一温度每一温度下的比热值称为气体的真实比热。平均比热平均比热比热比热与温度温度的函数关系:23 混合气体的性质混合气体的性质v混合气体的分压力混合气体的分压

8、力:维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体各组成气体所具有的压力压力v道尔顿分压定律道尔顿分压定律:维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体各组成气体所具有的容积。v阿密盖特分容积定律：阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积总容积V等于各组成气体分容积分容积Vi之和和。即：混合气体的分容积：混合气体的分容积：有关定义 o质量成分定义式质量成分定义式：o容积成分定义式：容积成分定义式：o摩尔成分定义式：摩尔成分定义式：某组元气体的质量混合气体总质量某组元气体的容积混合气体总容积组元气体的摩尔数混合气体总摩尔数本章应注意的问题本章应注意的问题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。