工程热力学 课件 第六章 实际气体的性质及热力学一般关系式.pptx

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1、工程热力学 课件 第六章 实际气体的性质及热力学一般关系式 制作人：PPt创作者时间：2024年X月目录第第1 1章章 热力学基础热力学基础第第2 2章章 理想气体的性质理想气体的性质第第3 3章章 理想气体混合物的性质理想气体混合物的性质第第4 4章章 实际气体的状态方程实际气体的状态方程第第5 5章章 实际气体的性质及热力学一般关系式实际气体的性质及热力学一般关系式第第6 6章章 实际气体的热力学一般关系式实际气体的热力学一般关系式第第7 7章章 总结与展望总结与展望 0101第一章 热力学基础 热力学的定义及热力学的定义及基本概念基本概念热力学是研究能量转换与热力学是研究能量转换与能量交

2、换规律的科学。在能量交换规律的科学。在热力学中，系统、界面、热力学中，系统、界面、过程等是基本概念。热、过程等是基本概念。热、功、内能等是基本能量形功、内能等是基本能量形式。式。热力学第一定律能量守恒定理热力学第一定律的表述能量转换关系内能变化与热量、功的关系不同类型的热力学过程等温过程、绝热过程等热力学过程熵熵增增原原理理与与熵熵减减原原理理系统熵增系统熵增自然界趋于混乱态自然界趋于混乱态卡卡诺诺循循环环、类类卡卡诺诺循循环等热力学循环环等热力学循环理想循环理想循环效率最高的循环效率最高的循环热力学第三定律热力学第三定律温度趋近绝对零度时熵趋于零温度趋近绝对零度时熵趋于零NernstNern

3、st定理及应用定理及应用热力学第二定律热热力力学学第第二二定定律律的的表述表述能量传递方向能量传递方向不可逆过程不可逆过程绝对零度熵值为零热力学第三定律的表述0103熵无法达到绝对零度Nernst定理及应用02熵的温度关系温度趋近绝对零度时熵趋于零结尾以上是关于热力学基础的内容，通过学习热力学的定义、基本概念、各定律以及循环等知识，可以更好地理解能量转化与交换的规律，为今后学习实际气体的性质及热力学一般关系式打下基础。0202第二章 理想气体的性质 理想气体状态方理想气体状态方程程理想气体状态方程是描述理想气体状态方程是描述理想气体状态的方程，在理想气体状态的方程，在工程热力学中具有重要意工程

4、热力学中具有重要意义。摩尔气体常数是指单义。摩尔气体常数是指单位摩尔理想气体在温度为位摩尔理想气体在温度为标准温度下的压力和容积标准温度下的压力和容积之比，是理想气体状态方之比，是理想气体状态方程中的一个重要参数。绝程中的一个重要参数。绝热过程是在没有传热和热热过程是在没有传热和热量损失的情况下进行的气量损失的情况下进行的气体过程，理想气体在绝热体过程，理想气体在绝热过程中的状态方程为过程中的状态方程为P*VP*V常数。常数。熵的计算公式熵的计算公式熵是系统的无序程度的度量，熵是系统的无序程度的度量，表示系统的状态中对微观状态表示系统的状态中对微观状态数目的依赖程度。熵的计算公数目的依赖程度。

5、熵的计算公式为式为dS=dQ/TdS=dQ/T。热热力力学学函函数数与与状状态态参参数的关系数的关系热力学函数包括内能、焓、熵热力学函数包括内能、焓、熵等，在不同状态参数下有不同等，在不同状态参数下有不同的表达式和关系。的表达式和关系。理想气体的内能、焓和熵内能、焓的表达式内能、焓的表达式内能是系统的微观热平衡动力内能是系统的微观热平衡动力学函数，表示系统各种形式能学函数，表示系统各种形式能量的总和。焓是系统的一种热量的总和。焓是系统的一种热力学函数，表示系统的各种形力学函数，表示系统的各种形式能量之和。式能量之和。理想气体的热力学过程热力学过程之一引燃过程热力学过程之一等容过程热力学过程之一

6、等压过程与热力学过程相关热、功、内能变化计算数学表达式绝热膨胀过程的数学表达0103计算技巧绝热指数的计算方法02重要参数绝热指数的概念 0303第三章 理想气体混合物的性质 理想气体混合物的组分计算理想气体混合物的组分计算涉及摩尔分数、体积分数等基本概念。通过混合理想气体的组分计算方法，可以得到混合理想气体的状态方程，有助于理解混合气体的性质和行为。理想气体混合物的热力学性质理想气体内能、焓、熵的计算方法内能、焓、熵的表达式混合理想气体热力学函数的推导与应用热力学函数的计算方法混合理想气体热力学过程的特性和规律热力学过程的特点理想气体混合物理想气体混合物的增溶与减溶的增溶与减溶增溶与减溶是理

7、想气体混增溶与减溶是理想气体混合物中常见的现象。它们合物中常见的现象。它们的定义涉及混合气体中成的定义涉及混合气体中成分的溶解和分离。讨论气分的溶解和分离。讨论气体混合物的增溶与减溶有体混合物的增溶与减溶有助于更好地理解混合气体助于更好地理解混合气体的行为和特性。的行为和特性。平衡状态判定平衡状态判定判断混合气体是否达到热力学判断混合气体是否达到热力学平衡的方法平衡的方法性质分析性质分析混合气体在平衡状态下的热力混合气体在平衡状态下的热力学特性学特性 理想气体混合物的热力学平衡热力学平衡条件热力学平衡条件混合理想气体的平衡要求混合理想气体的平衡要求热力学平衡方程的推导热力学平衡方程的推导气体混

8、合物中溶解度的变化规律增溶与减溶的定义0103如何计算气体混合物的溶解度变化计算方法02温度、压力等因素对增溶减溶的影响影响因素 0404第四章 实际气体的状态方程 公式推导真实气体的物态方程表达0103气体状态方程范德瓦尔斯方程及其应用02相变现象真实气体的液化和汽化过程Beattie-Bridgeman方程Beattie-Bridgeman方程是一种描述真实气体状态的数学模型，其表达式包括多个参数，通过参数的计算方法可以准确描述气体的性质。该方程具有一定的适用范围，但也存在一些优缺点，需要根据具体情况进行合理应用。Benedict-Webb-Benedict-Webb-RubinRubin

9、方方程程的的参参数数确确定方法定方法实验数据拟合实验数据拟合Benedict-Webb-Benedict-Webb-RubinRubin方方程程的的工工程程应应用实例用实例化工流程模拟化工流程模拟 Benedict-Webb-Rubin方程Benedict-Webb-Benedict-Webb-RubinRubin方程的表达式方程的表达式复杂数学模型复杂数学模型Redlich-Redlich-KwongKwong方程方程Redlich-KwongRedlich-Kwong方程是一方程是一种描述气体状态的理论模种描述气体状态的理论模型，其表达式包括参数估型，其表达式包括参数估算方法，适用于实际气

10、体算方法，适用于实际气体的特性分析。通过该方程的特性分析。通过该方程可以准确描述气体的压缩可以准确描述气体的压缩性质和相变行为，为工程性质和相变行为，为工程应用提供有效参考。应用提供有效参考。0505第六章 实际气体的性质及热力学一般关系式 实际气体的压缩实际气体的压缩因子计算因子计算压缩因子是实际气体的状压缩因子是实际气体的状态方程修正系数，通过实态方程修正系数，通过实验数据计算。压缩因子与验数据计算。压缩因子与物质的性质关系密切，对物质的性质关系密切，对于不同物质会有不同的压于不同物质会有不同的压缩因子值。缩因子值。实际气体的热力学性质分析通过能量守恒定律计算内能计算包含内能和对流动功的计

11、算焓计算根据熵增原理计算熵计算类卡诺循环类卡诺循环考虑内部损失考虑内部损失现实气体特性更贴近现实气体特性更贴近效率低于卡诺循环效率低于卡诺循环效率计算效率计算卡诺循环效率计算简单卡诺循环效率计算简单类卡诺循环效率需要考虑内部类卡诺循环效率需要考虑内部损失损失 实际气体的热力学循环对比卡诺循环卡诺循环理想循环效率最高理想循环效率最高无内部损失无内部损失在理想假设条件下进行在理想假设条件下进行实际气体的相变特性解析气体压力增加，温度降低，由气体转变为液体液化特点液体受热，温度升高，由液体转变为气体汽化特性气体冷却，由气体转变为液体凝聚过程液体受热，由液体转变为气体蒸发过程结论实际气体的性质和热力学

12、关系式的研究，为工程领域的能量转换和效率优化提供了理论基础，深入理解实际气体的特性对于工程设计和实践具有重要意义。0606第6章 实际气体的热力学一般关系式 实际气体的热力实际气体的热力学方程学方程实际气体的内能随温度变实际气体的内能随温度变化呈线性关系，内能增加化呈线性关系，内能增加随温度升高而增加；焓与随温度升高而增加；焓与压力正相关，随压力增大压力正相关，随压力增大而增加；熵变与状态参数而增加；熵变与状态参数有关，与温度和压强等因有关，与温度和压强等因素相关。素相关。实际气体的热力学状态函数详细表达实际气体的热力学状态内能、焓、熵表达式用于描述实际气体的热力学特性热容量和热膨胀系数关注实

13、际气体内在特性和热力学过程状态函数的热力学意义绝热过程熵变估算绝热过程熵变估算通过绝热过程的特性，估算实通过绝热过程的特性，估算实际气体的熵变情况际气体的熵变情况等等压压过过程程内内能能变变化化分分析析分析等压过程中实际气体内能分析等压过程中实际气体内能的变化情况的变化情况 实际气体的热力学过程分析等温过程计算等温过程计算利用等温过程的特性，计算实利用等温过程的特性，计算实际气体的热力学参数际气体的热力学参数描述实际气体在布朗循环中的热力学变化布朗循环0103评估实际气体热力学循环效率的标准和方法循环效率评价标准02探讨实际气体在斯特林循环中的热力学特性斯特林循环总结第六章主要介绍了实际气体的

14、热力学一般关系式，包括热力学方程、状态函数、热力学过程分析和热力学循环。通过对实际气体热力学特性的深入研究，可以更好地理解气体的热力学性质和热力学过程。0707第七章 总结与展望 热力学在能源系热力学在能源系统设计中的应用统设计中的应用热力学在工程中扮演着重热力学在工程中扮演着重要的角色，特别是在能源要的角色，特别是在能源系统设计中。通过热力学系统设计中。通过热力学原理的应用，工程师可以原理的应用，工程师可以优化能源系统的效率，提优化能源系统的效率，提高能源利用率，实现能源高能源利用率，实现能源资源的最大化利用。热力资源的最大化利用。热力学的理论指导使得能源系学的理论指导使得能源系统设计更加科

15、学，可持续统设计更加科学，可持续发展。发展。工程热力学的发展趋势太阳能、风能等可再生能源提高传统能源的利用效率能源转化效率减少对环境的污染绿色环保结合人工智能、大数据等技术智能化技术热力学在工程领热力学在工程领域的未来挑战域的未来挑战随着社会的发展和技术的随着社会的发展和技术的进步，工程领域面临着新进步，工程领域面临着新的挑战和机遇。热力学在的挑战和机遇。热力学在工程中的应用还有许多待工程中的应用还有许多待完善和探索的领域，如能完善和探索的领域，如能源系统的智能化、新能源源系统的智能化、新能源的开发利用、工程设计的的开发利用、工程设计的环保与可持续发展等方面。环保与可持续发展等方面。工程师需要

16、不断学习和创工程师需要不断学习和创新，以应对未来的挑战。新，以应对未来的挑战。热力学定律热力学定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第二定律气体状态方程气体状态方程理想气体状态方程理想气体状态方程实际气体状态方程实际气体状态方程热力学函数热力学函数焓焓熵熵自由能自由能回顾热力学基础知识第一原理第一原理能量守恒能量守恒熵增原理熵增原理探讨实际气体性质与热力学关系实际气体的性质与行为往往受压缩因子、偏差因子等因素影响，因此需要建立适当的状态方程进行描述。热力学关系式通过数学模型的建立和推导，揭示了实际气体在不同条件下的特性及性质变化规律。深入探讨实际气体的热力学关系，有助于理解气体在工程中的应用与变化过程。展望热力学在工程中的应用前景太阳能、风能的广泛应用新能源技术提高能源利用效率，减少能源消耗节能减排自动化监控和调节系统的发展智能化系统推动环保技术的研发与应用环保技术 再见