工程热力学课件第3章.ppt

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1、第三章气体和蒸气的性质Propertiesofgasandvapor13-1理想气体一、理想气体与实际气体工质通常采用气态物质：气体或蒸气。气体：远离液态，不易液化。蒸气：离液态较近，容易液化。工程热力学按描述方法来分，分为两大类1、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，真实工质。火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等2二、理想气体(perfectgasoridealgas)的基本假设（1）理想气体分子的体

2、积忽略不计；理想气体的基本假设：（2）理想气体分子之间无作用力；（3）理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。理想气体在自然界并不存在，但常温下，压力不超过5MPa，的O2、N2、H2、CO等实际气体及其混合物都可以近似为理想气体。另外，大气或燃气中少量的分压力很低的水蒸气也可作为理想气体处理。3三.理想气体状态方程式又称克拉贝龙方程式(Clapeyronequation)。Rg为气体常数，单位为J/(kg·K)，其数值取决于气体的种类，与气体状态无关。对质量为m的理想气体:1.理想气体状态方程(ideal-gaseq

3、uation)PaKM3/kgJ/(kg·K)m3kg4物质的量与摩尔质量的关系：1kmol物质的质量数值与气体的相对分子质量的数值相同。摩尔质量与气体的相对分子量之间的关系：物质的量：n，单位：mol（摩尔）。摩尔质量：M，1mol物质的质量，kg/mol。2.摩尔质量和摩尔体积5摩尔体积：Vm，1mol物质的体积，m3/mol。在标准状态（p0＝1.01325×105Pa，T0＝273.15K）下，1mol任意气体的体积同为0.0224141m36令，则得R称为摩尔气体常数。根据阿佛伽德罗定律，同温、同压下任何气体的摩尔体积V

4、m都相等，所以任何气体的摩尔气体常数R都等于常数，并且与气体所处的具体状态无关。3.摩尔气体常数7气体常数Rg与摩尔气体常数R的关系：可得物质的量为n的理想气体的状态方程式由式8不同物理量时理想气体状态方程：1kg气体：1mol气体：质量为m的气体：物质的量为n的气体9理想气体状态方程的应用1、求平衡态下的参数；2、两平衡状态间参数的计算；3、标准状态与任意状态密度间的换算；4、求气体体积膨胀系数。运用理想气体状态方程时，应注意：①p必须采用绝对压力，不能用表压力；②T必须采用热力学温度K，不能用摄氏温度℃；③理想气体状态方程描述

5、平衡状态下的参数之间的关系；④注意各单位的协调统一。103–2理想气体的比热容一、比热容(specificheat)定义和分类定义：c与过程有关c是温度的函数分类：按物量质量热容（比热容）cJ/(kg·K)(specificheatcapacityperunitofmass)体积热容C'J/（Nm3·K）(volumetricspecificheatcapacity)摩尔热容CmJ/（mol·K）(molespecificheatcapacity)注：Nm3为非法定表示法，标准表示法为“标准m3”。11按过程质量定压热容（比定压热

6、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122.cV定容过程dv=0若为理想气体温度的函数代入式（A）得比热容的一般表达式133.cp据一般表达式若为理想气体cp是温度函数144.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

7、为常数：Rg152)(理想气体)cp恒大于cV物理解释:16定容0定压b与c温度相同，均为(T+1)K而17c)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)注：理想气体可逆绝热过程的绝热指数(adiabaticexponent;isentropicexponent)18四、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:真实比热容积分利用平均比热表利用平均比热直线定

8、值比热容191.利用真实比热容(truespecificheatcapacity)积分202.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而由此可制作出平均比热容