气体和蒸汽的性质.ppt

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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水的定压汽化过程和水蒸气的p-v图及T-s图3-5水蒸气表3-6水蒸气的h-s图第一部分第二部分QW膨胀中的燃气刚性容器W=0要实现能量转换：内因－工质的热力性质（本章）外因－工质的热力过程（下一章）缺一不可。第三章第一部分：理想气体的性质第一节理想气体的定义第二节理想气体的比热容第三节理想气体的热力学能、焓和熵第一节理想气体的定义一、理想气体(perfect gas、ideal gas、permanent gas)理想气体的基本

2、假设1、分子为不占体积的弹性质点2、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理想气体与实际气体定义：热力学中，把完全符合及热力学能仅为温度的函数的气体，称为理想气体；否则称为实际气体。理想气体：氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、空气、燃气、烟气……（在通常使用的温度、压力下）实际气体：氨、氟里昂、蒸汽动力装置中的水蒸气……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)不同物量下理想气体的状态方程式mkg理想气体1kg理想气体nmol理想气体1mol

3、理想气体三、为什么要讨论不存在的理想气体?在工程中具有很重要的实用价值和理论意义。在通常的工作参数范围内，按理想气体性质来计算气体工质的热力性质具有足够的精确度，其误差在工程上往往是允许的。对于一般的气体热力发动机和热工设备中的气体工质，在无特殊精确度要求的情况下，多可按理想气体性质进行热力计算。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。空气气体常数Rg=287.06J/(kg·K)计算依据相对误差=（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

4、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。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象.例1已知氧气瓶的容积，瓶内氧气温度为20℃，安装在瓶上的压力表指示的压力为15Mpa，试求瓶内氧气的质量是多少？解：氧气注意：1、单位换算2、表压力与绝对压力的关系。例2刚性容器中原先有压力为p1、温度为T1的一定质量的某种气体，已知其气体常数为Rg。后来加入了3kg的同种气体，压力变为p2、温度仍为T1。试确定容器的体积V和原先的气体质量m1。解：第二节理想气体的比热容一、比热容及其分类定义：单位物量物体在准静态过程中温度升高1K（或1C）所需要的热量称为“比热容”。

5、千摩尔比热容：质量比热容：体积比热容：三者的换算关系：比定容热容：定容过程理想气体比定压热容：定压过程机械喷射式柴油机理想循环的P–v图1-2：绝热压缩；2-3：定容吸热；3-4：定压吸热；4-5：绝热膨胀；5-1：定容放热q1=q1v+q1p而：q1v=cv(T3-T2)q1p=cp(T4-T3)另外：q2=cv(T5-T1)为什么要提出比热容的概念？Q=mc△T为什么又要进一步提出比定压热容、比定容热容的概念？二、工程计算中比热容的三种处理方法：作为温度的函数，用于精确计算。平均比热容，用于较精确的计算。作为常数，用于近似计算，在常温下比较符合。曲线关系直线关系1、

6、真实比热容作为温度的函数，用于精确计算。理想气体的比热不仅与过程有关，而且随温度变化。通常根据实验数据将其表示为温度的函数：利用真实比热容计算热量：真实比热适用于大温差、计算精度要求高的场合。ct012ABD(t1)C(t2)cp0=a0+a1T+a2T2+┉2、平均比热容(1)曲线关系面积ABCDA=面积1BC01-面积1AD01ct012ABD(t1)C(t2)c=b0+b1t+b2t2+┉=q02-q01(2)直线关系ctc=a+btt1t23.定值比热容单原子气体:双原子气体：三原子气体：第三节理想气体的热力学能、焓和熵一、理想气体的热力学能和焓pvT=常数sT

7、温度相同的状态点（可能压力和比体积不同）其热力学能和焓相同。理想气体的等温线即为等热力学能线、等焓线。2p2pP=常数112v2vv=常数22同温度范围内所有过程初、终状态热力学能变化量相同，焓变化量都相同。理想气体前面已经得到的结果：所以有：理想气体可逆过程二、迈耶方程迈耶方程：或比定压热容大于比定容热容前面提到：考虑到Q与W有共同点：1都是传递的能量；2可以互相转换。所以，可以进行以下类比：三、理想气体的熵熵的定义：例：试求空气在自由膨胀中比熵的变化量，已知初态空气的温度为，体积为，膨胀终了的容积。。解：取整个容器内的空气为孤立系统（