工程热力学第三章理想气体的性质

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1、工程热力学第3章理想气体的性质3-2理想气体比热容3-3理想气体的热力学能、焓、熵3-4理想气体混合物3-1理想气体状态方程2第3章理想气体的性质3-2理想气体比热容3-3理想气体的热力学能、焓、熵3-4理想气体混合物3-1理想气体状态方程3理想气体的概念理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，在自然界中并不存在。理想气体两点假设：理想气体的分子是不占体积的弹性质点，分子之间不存在相互作用力。理想气体是实际气体在压力趋近于零（p→0），比体积趋近于无穷大（v→∞）时的极限状态。在两点假设条件下，气体的状态方程非常简单。4理想气体和实际气体常见的气体，如H2、O2、N2、CO、空气

2、、火力发电厂的烟气等，在压力不是特别高，温度不是特别低的情况下，都可以按理想气体处理。对于那些离液态不远的气态物质，例如，蒸汽动力装置中作为工质的水蒸气、制冷装置中所用的工质，如氨气（NH3）等，是实际气体，不能当作理想气体看待。5理想气体状态方程Pam3/kg气体常数：J/(kg∙K)K1kgmkgnmol61、绝对压力2、温度单位K3、统一单位（最好均用国际单位）计算时注意事项7例理想气体状态方程应用有一容积V=10m3的刚性储气瓶，内盛氧气，开始时储气瓶压力表的读数为pg1=4.5MPa，温度为t1=35℃。使用了部分氧气后，压力表的读数变为pg2=2.6MPa，温度变为

3、t2=30℃。在这个过程中当地大气压保持pb=0.1MPa不变。求使用了多少千克氧气？8解:使用氧气的质量为注意：计算中要用到绝对压力和热力学绝对温度9第3章理想气体的性质3-2理想气体比热容3-3理想气体的热力学能、焓、熵3-4理想气体混合物3-1理想气体状态方程10定义：物体温度升高1K（或1℃）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容。物体热容量的大小与物体的种类及其数量有关，此外还与过程有关，因为热量是过程量。如果物体初、终态相同而经历的过程不同，则吸入或放出的热量就不同。热容的概念11（1）比热容（质量热容）：1kg物质的热容，c，J/(kg·K)。根据物质的数量和经

4、历的过程不同，可分为：比热容的概念比热容是单位物量的物质升高1K或1℃所需的热量。12比热容的概念（2）摩尔热容1mol物质的热容，Cm，J/(kmol·K)。（3）容积热容标准状态下1m3物质的热容，c′，J/(m3·K)。（4）三者关系13质量定压热容和质量定容热容对于微元可逆过程定容时（dv=0）定压时（dp=0）14理想气体比热容对于理想气体，其热力学能是温度的单值函数，即u=f(T)，理想气体的焓也是温度的单值函数h=f(T)，可得15cv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，所以3、h、u、s的计算要用cv和cp。适

5、用于任何气体。16cv和cp的关系式迈耶公式Cp,m–CV,m=R=8.3145J/(mol·K)摩尔定压热容Cp,m和摩尔定容热容Cv,m的关系式17cv和cp的关系式比热容比：联立式得18比热容和温度的关系理想气体的u和h是温度的单值函数，所以理想气体的cV和cp也是温度的单值函数。式中：a、b、d、e等是与气体性质有关的常数19比热容和温度的关系20如何利用比热容计算热量定值比热容法真实比热容法平均比热容法平均比热容直线关系式21定值比热容法通常只有在温度不太高、变化范围不太大，且计算精度要求不高，或者为了分析问题方便的情况下才能将摩尔热容看作定值，此时：22真实比热容法

6、2324平均比热容法称为工质在t1~t2温度范围内的平均比热容25平均比热容法为工质在0℃~t温度范围内的平均比热容。2627平均比热容直线关系式28第3章理想气体的性质3-2理想气体比热容3-3理想气体的热力学能、焓、熵3-4理想气体混合物3-1理想气体状态方程29理想气体的热力学能理想气体的u是温度的单值函数。积分得：定值比热容：30理想气体的焓积分得：理想气体的h也是温度的单值函数。定值比热容：31理想气体的熵根据熵的定义式及热力学第一定律表达式变化量32理想气体的熵此外变化量33理想气体的熵根据及变化量34理想气体的熵（定值比热容时）35例题一绝热刚性容器用隔板分为两部

7、分，使，如图所示，A部分贮有温度为25℃，压力为0.5MPa的氧气，B部分为真空。抽去隔板，氧气即充满整个容器，最后达到平衡状态。试求系统熵的变化量。36解答:由于是绝热刚性容器，所以：、，根据热力学第一定律解析式得：又因氧气可作为理想气体，故当时，即。氧气的质量为系统熵的变化为37第3章理想气体的性质3-2理想气体比热容3-3理想气体的热力学能、焓、熵3-4理想气体混合物3-1理想气体状态方程38理想混合气体的定义由相互不发生化学反应的理想气体组成混合气体，其中每一组元的性质如同它们单独存