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1、第三章 理想气体的性质与过程PropertiesandProcessoftheIdeal-Gas火力发电装置锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器ws=h1-h2ws=h1-h2工程热力学的研究内容1、能量转换的基本定律2、工质的基本性质与热力过程3、热功转换设备、工作原理4、化学热力学基础工程热力学的两大类工质1、理想气体（idealgas）可用简单的式子描述如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等2、实际气体（realgas）不能用简单的式子描述，真实工质火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等§3-1理想气体状态方程理想气体定义：凡
2、遵循克拉贝龙(Clapeyron)方程的气体四种形式的克拉贝龙方程：注意:Rm与R摩尔容积Vm状态方程统一单位Ideal-gasequationofstate摩尔容积Molarspecificvolume(Vm)阿伏伽德罗假说Avogadro’shypothesis:相同p和T下各理想气体的摩尔容积Vm相同在标准状况下Vm常用来表示数量Rm与R的区别Rm——通用气体常数R——气体常数M-----Molarmass例如UniversalGasconstant与气体种类无关Gasconstant与气体种类有关计算时注意事项1、绝对压力2、温度单位K3、统一单
3、位（最好均用国际单位）计算时注意事项实例V=1m3的容器有N2，温度为20℃，压力表读数1000mmHg，pb=1atm，求N2质量。1）2）3）4）1.分子之间没有作用力2.分子本身不占容积但是,当实际气体p很小,V很大,T不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。理想气体模型Modelofideal-gas现实中没有理想气体当实际气体p很小,V很大,T不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。哪些气体可当作理想气体T>常温，p<7MPa的单或双原子分子理想气体O2,N2,Air,CO,H2如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃
4、气等三原子分子（H2O,CO2)一般不能当作理想气体特殊可以，如空调的湿空气，高温烟气的CO2§3-2(比)热容(Specific)HeatCapacity计算内能,焓,热量都要用到热容定义:比热容单位物量的物质升高1K或1oC所需的热量Theenergyrequiredtoraisethetemperatureofaunitmassofasubstancebyonedegree§3-2(比)热容SpecificHeats比热容c:质量比热容Cm:摩尔比热容C’:容积比热容Cm=M·c=22.414C’J/kg.℃J/kg.KJ/mol.℃J/mol.K
5、kJ/m3.℃J/m3.KTs(1)(2)1K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定容比热容定压比热容定容比热容cv任意准静态过程Specificheatatconstantvolumedv=0定容过程：定容比热容定压比热容cp任意准静态过程Specificheatatconstantpressuredp=0定压过程：定压比热容cv和cp的说明1、cv和cp，过程已定,可当作状态量。2、前面的推导没有用到理想气体性质3、h、u、s的计算要用cv和cp。适用于任何气体。cv物理意义：v时1kg工质升高1K热力学能的增加量cp物理
6、意义：p时1kg工质升高1K焓的增加量一般工质:理想气体：迈耶公式Mayer’sformula理想气体的热容令比热比常见工质的cv和cp的数值0oC时：cv,air=0.716kJ/kg.Kcp,air=1.004kJ/kg.Kcv,O2=0.655kJ/kg.Kcp,O2=0.915kJ/kg.K1000oC时：cv,air=0.804kJ/kg.Kcp,air=1.091kJ/kg.Kcv,O2=0.775kJ/kg.Kcp,O2=1.035kJ/kg.K25oC时：cv,H2O=cp,H2O=4.1868kJ/kg.K§3-3理想气体的u、h、s和
7、热容一、理想气体的u1843年焦耳实验，对于理想气体pvT不变AB绝热自由膨胀真空理想气体的热力学能u理气绝热自由膨胀pvT不变理想气体热力学能的物理解释热力学能＝内动能＋内位能T,v理想气体无分子间作用力，热力学能只决定于内动能?如何求理想气体的热力学能uT理想气体u只与T有关理想气体内能的计算理想气体，任何过程理想气体实际气体理想气体的焓理想气体实际气体理想气体h只与T有关理想气体，任何过程熵的定义:可逆过程理想气体理想气体的熵pv=RT仅可逆适用？T1p1v1s1T2p2v2s212理想气体，任何过程1、按定比热2、按真实比热计算§3-4理想气体热
8、容、u、h和s的计算3、按平均比热法计算理想气体热容的计算方法：h、u、s的计算
