理想气体的热力性质及过程.ppt

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1、第三章理想气体的热力性质及过程第一节理想气体及其状态方程式第二节理想气体的比热容第三节理想气体的热力学能、焓和熵(重点、难点)第四节理想气体混合第五节理想气体的热力过程(重点、难点)第一节理想气体及其状态方程式1、理想气体定义忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响，仅具有弹性质点的气体，称为理想气体。注意：当实际气体p→0v→极限状态时，气体为理想气体。理想气体分子模型气体分子之间的平均距离相当大，分子体积与气体所占有的总体积相比可忽略不计；且：（1）分子之间无作用力；（2）分子之间以及分子与容器壁之间的碰撞为弹性碰撞第一节理想气体及其状态方程式哪些气体可以当作理想气体常

2、T,P条件下，大多数气体（如氢气、氧气、二氧化碳、空气、烟气、燃气等）误差不超过5%。2.理想气体状态方程式式中R为气体常数，单位：J/(kmol•K)第一节理想气体及其状态方程式在标准状态（P0=1.01325×105Pa,T0=273.15K）下，任何气体的摩尔容积V0=22.4135Nm3/kmol，则R为注：Rg只与气体性质有关，与状态无关；R则与二者都无关。第一节理想气体及其状态方程式工程热力学的两大类工质理想气体（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

3、质火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等。第一节理想气体及其状态方程式状态方程的应用求平衡态下的参数两平衡状态间参数的计算标准状态与任意状态或密度间的换算求气体体积膨胀系数例3.1：解第一节理想气体及其状态方程式讨论：状态方程是反映平衡状态下状态参数之间数量关系的方程，只能用于平衡状态，不能用于过程计算；利用状态方程可以方便地进行不同状态间体积的换算，工程上常需要将“标准体积”换算成“实际体积”状态方程中必须代入绝对温度和绝对压力计算，而且要注意各参数的单位，温度单位为K，统一单位，最好用国际单位。第二节理想气体的比热容1、比热容物体温度升高1K所吸收的热量称为热容。单位

4、质量的物体温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量称为（质量）比热容。c:质量比热容C:摩尔比热容C/:容积比热容第二节理想气体的比热容2、定容比热容和定压比热容由热力学第一定律，对于可逆过程有：如果系统经历一个定容过程，即dv=0，则：定容比热容cv的表达式第二节理想气体的比热容如果系统经历一个定压过程因为p=const，所以，dp=0，由理想气体状态方程迈耶尔公式两边同乘以M时，可得第二节理想气体的比热容讨论：气体常数可视为1Kg理想气体在定压过程中温度升高1K时对外所做的功。热工计算中，定压比热容与定容比热容的比值称为比热容比，理想气体的比热容比等于绝热指数，用符号

5、k表示，即：第二节理想气体的比热容对于固体和液体，是不可压缩物质，则当温度降到绝对零度时，则第二节理想气体的比热容3、真实比热容、平均比热容和定值比热容（1）真实比热容理想气体的比热容是温度的复杂函数，工程上称之为真实比热容。由大量实验确定。工程应用时一般将其整理成以下拟合关系：定压过程：第二节理想气体的比热容（2）平均比热容其中：所以：第二节理想气体的比热容（2）定值比热容在气体温度较低且温度变化范围不大时，或计算精度要求不高时，可将比热容处理成常数，称为定值比热容。理想气体分子中原子数相同的气体，其摩尔比热容都相等且为定值.比热容单原子气体双原子气体多原子气体Cv(cv)

6、Cp(cp)k1.671.41.29第二节理想气体的比热容例3.2解：第三节理想气体的热力学能、焓和熵由第三章第二节中导出的公式，可得到热力学能增量计算公式为：1、热力学能对12过程：如果取定值比热容或平均比热容，则：第三节理想气体的热力学能、焓和熵2、焓由焓的定义式：对理想气体，有：对12过程：如果取定值比热容或平均比热容，则：第三节理想气体的热力学能、焓和熵3、熵对闭口系统：12过程第三节理想气体的热力学能、焓和熵对稳流系统12过程第三节理想气体的热力学能、焓和熵如果取定值比热容或平均比热容，则：第三节理想气体的热力学能、焓和熵利用理想气体状态方程，还可以推得：第

7、三节理想气体的热力学能、焓和熵12过程如果取定值比热容或平均比热容，则：以上所有公式的使用条件：理想气体，任何过程。对固体或液体，由于其容积变化很小，一般cv=cp=c第三节理想气体的热力学能、焓和熵若取定值比热容，则：例3.3解：第三节理想气体的热力学能、焓和熵解（1）销钉拔走后，活塞在压差下自由移动，不满足可逆过程无势差损失的条件（即pin=pout），故该过程不可逆。（2）取整个气缸为闭口绝热系，由题意知：Q=0，W=0由热力学第一定律：Q=ΔU+W，→ΔU=0，即ΔUA+ΔUB=0因活塞为热的