热工基础 第6章 理想气体的热力性质和热力过程 [兼容模式]new

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1、基本要求第六章理想气体的性质和热力过程理想气体的性质和热力过程1．掌握理想气体的概念及理想气体状态方程的各种表达形式，并熟练运用；6.1理想气体及其状态方程2.掌握理想气体的比热容、热力学能、焓和熵等基本概念，能够熟练进行理想气体的热力学能、焓及熵变化量的计算；6.2理想气体的比热容3.掌握理想气体混合物有关性质的计算；6.3理想气体的热力学能、焓和熵4.掌握理想气体的四个基本热力过程（即定容、定压、定温及6.4理想气体混合物绝热过程）的状态参数和能量交换特点及基本计算，以及上述过程在p-v图和T-s图上的表示。（p、v、T、u、s、h、q、w、6.5理想气体的热力过程wt

2、之间的相互换算）6.1理想气体及其状态方程难点一、理想气体与实际气体1、理想气体的基本假设现实中没有分子本身为不占体积的弹性质点1．理想气体的u、h、s和比热容的计算；理想气体除碰撞外分子间无作用力2.理想气体的四个基本热力过程（即定容、定压、定温及绝热2、为什么要研究理想气体?过程）的状态参数和能量交换的基本计算。为分析问题方便理想气体是实际气体p→0的极限情况。工程上具有实际意义3、什么样的气体可以处理为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的单原子和双原子气体，可视为理想气体。如常温、常压下H2、O2、N2、CO、He及空气、燃气、烟气

3、等。6.1理想气体及其状态方程三、通用气体常数R（摩尔气体常数）二、理想气体状态方程ö气体常数随气体种类不同而不同，因为在同温、同压下，不同气体的比容理想气体在任一平衡状态时p、v、T之间的函数关系即理是不同的。想气体状态方程式，或称克拉贝龙(Clapeyron)方程。ö由阿伏伽德罗定律可知，同温、同压下不同气体的摩尔体积是相同的，因此得到通用气体常数R表示的状态方程式：1kg1kg方程pv=RgT或pV=mRgTmkg方程1mol方程pV=RT或pV=nRTnmol方程m©式中：R为气体常数（单位J/kg·K），与气体所处的状态无•式中：Vm=V/n=V/(m/M)=Mv

4、—气体的摩尔体积（m3/mol);g关，随气体的种类不同而异。•R=MRg—通用气体常数[J/(kmol.K)]R=8.3143J/(mol⋅K)©应用时注意单位：p的单位pa；v的单位m3/kg；T的单位K。•通用气体常数不仅与气体状态无关，与气体的种类也无关。1四、气体常数Rg与通用气体常数R的关系五、不同物量下理想气体的状态方程式及应用m⎫方程式物量方程应用pV=nRT=RT⎪R8.3143M⎬Rg==或R=MRgp1v1=p2v2pV=mRT⎪MMpv=RgT1kg理想气体T1T2g⎭¾RR8.3143[J/mol.K]=8.3143[J/mol.K]，与气体种类和

5、状态无关；pVV=mRTmkg理想气体g¾Rg与气体种类有关，与状态无关。pVpV11=22¾M为气体的摩尔质量，单位为（kg/kmol)pVm=RT1mol理想气体T1T2R8.3143×103pV=nRTnmol理想气体ö例：空气的气体常数为：R===287J/(kg.K)gM28.96例题6.1：煤气表上读得煤气消耗量是68.37m3，使用期间煤气表的平均表压计算时注意事项：力是44mmH2O，平均温度为17℃，大气平均压力为751.4mmHg，求：1）消耗多少标准m3的煤气；2）其他条件不变，煤气压力降低到30mmH2O，同样读数相当于多少标1、绝对压力准m3煤气；

6、3）其它同1）但平均温度为30℃，又如何？2、温度单位K解：1）由于压力较低，故煤气可视作理想气体，由状态方程：pVpVpVmRT=m==1100gRTRT3、统一单位（最好均用国际单位）g1g0pTVV=100pT016.2理想气体的比热容p1T0(751.4133.32449.81Pa×+×)273.15K3VV==×68.37m0pT01101325Pa()273.1517K+一、比热容的定义和分类3=63.91m1、热容与比热容p=×+(751.4133.32309.81)Pa×2）2¾热容：使热力系温度变化1K(1℃)所需的热量称为热容，用C表示。p2T03VV=

7、⇒6381m63.81m0dQpT02C=单位：J/K。注意：气体p、T改变，dTppT==+(273.1530)K3）313容积改变，故以V作pT303¾比热容：单位物量的物体温度升高1K（1℃）所需的热量称为比热VV0=⇒61.16m物量单位，必须同时pT03容，用c表示，单位由物量单位决定。给出条件。2¾定容比热容(cv)：在定容情况下，单位物量的气体，2、比热容分类按加热温度升高1K所吸收的热量。条件分ö质量比热容：单位质量物质的热容量，用c表示，单位：¾定压比热容(cp)：在定压情况下，单位物量的气体，按