工程热力学课件第三章

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1、1第三章气体和蒸气的性质Propertiesofgasandvapor3-1理想气体3-2理想气体的比热容3-3理想气体的热力学能、焓和熵3-4饱和状态、饱和温度和饱和压力3-5水的定压加热汽化过程3-6水和水蒸气状态参数3-7水蒸气图表和图23-1理想气体热能机械能是通过工质在热能动力装置中的一系列状态变化实现的。对工质的要求:物质三态中气态最适宜。1）显著的涨缩能力2）流动性3）热容量根据距液态的远近：气态气体蒸气33-1理想气体自然界中的气体分子本身有一定的体积，分子相互间存在作用力，分子在两次碰撞之间进行的是非直线运动，难以精确描述和确定其复杂的运动，为了方便分析、简化计

2、算，引出了理想气体的概念。分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。一、理想气体(perfectgasoridealgas)的基本假设实际气体就是不符合上述两点假设的气态物质。43-1理想气体Pam3kg气体常数,单位为J/(kg·K)KR=MRg=8.3145J/(mol·K)二、理想气体的状态方程(ideal-gasequation)通过理想气体状态方程计算的比体积相对误差=例如：已知P=1atm，T=300K，实测该条件下空气比体积0.84925，5考察按理想气体状态方程求得的空气在表列温度、压力条件下的比体积v，并与实测值比较。空气

3、气体常数Rg=287.06J/(kg·K)（1）温度较高，随压力增大，误差增大;（2）虽压力较高，当温度较高时误差还不大，但温度较低，则误差极大;（3）压力低时，即使温度较低误差也较小。本例说明：低温高压时，应用理想气体假设有较大误差。6在真实的环境中，哪些可以看作理想气体？一般来说，氩、氖、氦、氢、氧、氮、一氧化碳等临界温度低的单原子或双原子气体，在温度不太低、压力不太高时均远离液态，接近理想气体假设条件。因而，工程上常用的氧气、氮气、氢气、一氧化碳等及其混合气体，如空气、燃气、烟气等工质，在通常使用的温度、压力下都可以作为理想气体处理。而火力发电厂动力装置中采用的水蒸气、制冷装

4、置的工质氟利昂蒸气、氮蒸气等，临界温度较高，蒸气在通常的工作温度和压力下离液态不远，就不能看作理想气体。地球大气（空气）中虽然含有少量水蒸气，但分子浓度度、分压力小，在温度不太低时，可视作理想气体。73–2理想气体的比热容一、比热容(specificheat)定义和分类定义：分类：按物量质量热容（比热容）cJ/(kg·K)(specificheatcapacityperunitofmass)体积热容C'J/（m3·K）(volumetricspecificheatcapacity)摩尔热容CmJ/（mol·K）(molespecificheatcapacity)注：体积热容是指在标

5、准状态下的体积。物体温度升高1K或1°所需热量叫热容单位质量（1kg）物体温度升高1K或1°所需热量8按过程质量定压热容（比定压热容）(constantpressurespecificheatcapacityperunitofmass)质量定容热容（比定容热容）(constantvolumespecificheatcapacityperunitofmass)及二、理想气体比定压热容，比定容热容和迈耶公式1.比热容一般表达式由于热量是过程量，因此比热容也是过程量，与经历的热力过程有关。代入式（A）得92.cV定容过程dv=0若为理想气体即定容比热仅是温度的函数比热容的一般表达式103

6、.cp据一般表达式若为理想气体Cp也仅是温度的函数114.cp-cV迈耶公式（Mayer’sformula）5.讨论1)cp与cV均为温度函数,但cp–cV恒为常数：RgCv不易测量，通过测量Cp，根据上式即可算出Cv122)(理想气体)cp恒大于cV物理解释:13定容0定压b与c温度相同，均为(T+1)K而14c)气体常数Rg的物理意义Rg是1kg某种理想气体定压升高1K对外作的功。三、理想气体的比热容比(specificheatratio；ratioofspecificheatcapacity)15三、利用比热容计算热量原理:对cn作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法:真

7、实比热容积分利用平均比热表利用平均比热直线定值比热容161.利用真实比热容(truespecificheatcapacity)积分2.利用平均比热容表(meanspecificheatcapacity)T1,T2均为变量,制表太繁复=面积amoda-面积bnodb附表417而由此可制作出平均比热容表附表518附:线性插值19例1某燃气轮机动力装置的回热器中，空气从150°C定压加热到350°C，求每千克空气的加热量。已知T1=（150+273.15）K=423.15K