第2章 气体的热力性质

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1、工程热力学教案第2章气体的热力性质2.1理想气体与实际气体1．理想气体与实际气体自然界中的气体都是实际气体，实际气体的各种状态参数关系复杂。大量实验证明，当压力较低或温度较高时，分子本身所占据的体积以及分子间相互作用力可以忽略不计，这样的气体可以作为理想气体处理。理想气体是经过科学抽象的假想气体，如果符合以下条件：1、气体分子是弹性的；2、气体分子不占有体积的质点；3、可以忽略气体分子相互作用力；可以定义为理想气体。即当实际气体p→0，v→的极限状态时，气体为理想气体。在实际气体分析中，若采用理想气体研究时产生的误差不超过精度范围，就可以认为是理想气体。工程上常见的气体都可以看作是

2、理想气体。但是离液态不远的气态物质不能看作是理想气体，如氨，氟利昂等蒸汽，密度比容较大，本身所占据的体积不能忽略，且随着压力的增加，分子平均距离减小，内聚力急剧增大，不能忽略不计，这样的气体就不能按照理想气体处理。注意：理想气体和实际气体没有明显的界限。例：空气中的水蒸气可以看作理想气体，而做饭时锅中的蒸汽不能看作是理想气体2．理想气体状态方程的导出式中：N’——每千克气体的分子数，随分子量的不同而不同，和气体种类有关；1）．（适用于1千克理想气体）式中：p——绝对压力，Pa；——比容，m3/kg；T——热力学温度，K。2）．（适用于m千克理想气体）式中：V——mkg气体所占的容积

3、；10工程热力学教案3）．（）（适用于1千摩尔理想气体）式中：M——气体的千摩尔质量，㎏/kmol；VM——气体的千摩尔容积，m3/kmol；R0——通用气体常数，J/kmol·K；。4）．（适用于n千摩尔理想气体）式中：V——nkmol气体所占有的容积，m3；n——气体的摩尔数，，kmol。5）．仅适用于闭口系统三、气体常数与通用气体常数通用气体常数：J/Kmol·K注意：R0与气体性质、状态均无关。气体常数：J/kg·K注意：与状态无关，仅决定于气体性质。思考题1：某种理想气体的体积按照的规律变化，其中是常数，问气体膨胀时，温度增加还是减小？例题1：为了检查制冷装置是否漏气，在

4、充入制冷剂前要先进行压力试验，一般是将氮气冲入，然后关闭所有阀门，使得装置成为封闭的容器。假设充气结束时，装置上的压力表显示1Mpa，温度计显示27℃，24h后，压力表显示934.5kpa，温度计显示17℃，，设大气压力为0.1Mpa，问系统是否漏气。10工程热力学教案2.2理想气体的比热1．比热的定义与单位定义：单位物量（单位质量、单位容积、单位千摩尔）的气体，温度升高或降低1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的比热。式中c—质量比热，kJ/Kg·k；—容积比热，kJ/m3·k；Mc—摩尔比热，kJ/Kmol·k。换算关系：1kmol=〉22.4m3=〉Mkg对应1kmol

5、理想气体，注意：比热不仅取决于气体的性质，还与气体的热力过程及所处的状态有关。2．定容比热和定压比热气体的比热容因工因工质的不同而不同，另外，由于热量是与过程有关的量，气体的比热容还受到热力过程的影响，同样的气体升高同样的温度，过程不同，所需要的热量也不同。（复习一下热量、功）定容比热：，表示：单位物量的气体定容情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量。定压比热：表示：单位物量的气体定压情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量。定容过程和定压过程在温度同样升高dT的时候，定压过程的热量有一部分用于定压膨胀做功，功的大小为：即：（梅耶公式），，比热比：，，10工程热力学教案三、定值比热、

6、真实比热与平均比热1.真实比热实际情况时，各个不同的温度对应的比热值是不同的，温度和比热成函数关系，相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。常将比热与温度的函数关系表示为温度的三次多项式常用气体在理想状态下的定压摩尔比热与温度的关系气体分子式温度范围（K）最大误差%空气氢H28.10628.101.9665-1.91594.8023-4.0038-1.9661-0.8704273~1800273~18000.721.01氧O225.17715.2022-5.06181.3117273~18001.19氮N228.907-1.57138.0805-28.7256273~18000

7、.59一氧化碳CO28.2601.67515.3717-2.2219273~18000.89二氧化碳CO222.25759.8084-35.01007.4693273~18000.647水蒸气H2O32.2381.923410.5549-3.5952273~18000.53乙烯C2H24.1261155.0213-81.545516.9755298~15000.30丙烯C3H43.7457234.0107-115.127821.7353298~15000.44甲烷CH