热工基础 教学课件 作者 宋长华 03 理想气体及其热力过程.ppt

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1、第3章理想气体及其热力过程制作：宋长华本章主要内容理想气体及其状态方程理想气体的比热容理想气体热力学能、焓和熵的变化计算理想气体的混合物理想气体的基本热力过程SCH203-理想气体及其热力过程教学要求掌握：理想气体的概念及理想气体状态方程式的具体应用，理想气体比热容的分类及利用比热容进行热量计算的方法；理想气体的热力学能及焓的特点，理想气体四个基本热力过程的分析计算；理解：比热容的影响因素；混合气体的分压力及分容积的概念，理想气体的热力学能变化量、焓变化量及熵变化量的计算。了解：多变过程的概念及分析方法。重点：理

2、想气体状态方程式及其应用；针对具体问题选择相应的比热容进行热量计算；理想气体四个基本热力过程的分析计算。难点：平均比热容的概念，根据平均比热容计算热量；复杂过程的分析计算。SCH303-理想气体及其热力过程3-1理想气体状态方程式一、实际气体与理想气体1、理想气体：是一种实际上并不存在的假想气体，气体分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子之间没有相互作用力。2、实际气体：自然界中真实存在的气体。在工程使用范围内离液态较近，分子间作用力及分子本身体积不可忽略，热力性质复杂。如：电厂中的水蒸气、制冷机中的氟里昂蒸汽、

3、氨蒸汽等。SCH403-理想气体及其热力过程分析理想气体的意义简化了物理模型，不仅可以定性分析气体某些热现象，而且可定量导出状态参数间存在的简单函数关系。下列情况下，可将实际气体视为理想气体：温度较高、压力较低、比体积较大，远离液态时。（理想气体是实际气体p0的极限情况）如：在常温、常压下，H2、O2、N2、CO2、CO、He及空气、燃气、烟气等均可作为理想气体处理，误差不超过百分之几。因此理想气体的提出具有重要的实用意义。SCH503-理想气体及其热力过程二、理想气体状态方程式及其应用1、理想气体状态方程式理

4、想气体在任一平衡状态时，p、v、T之间的函数关系即理想气体状态方程式，或称克拉贝龙(Clapeyron)方程。式中：Rg为气体常数（单位J/kg·K），与气体所处的状态无关，随气体的种类不同而异。应用时注意单位：p的单位pa；v的单位m3/kg；T的单位K。SCH603-理想气体及其热力过程2、通用气体常数（也叫摩尔气体常数）R：气体常数之所以随气体种类不同而不同，是因为在同温、同压下，不同气体的比体积是不同的。如果单位物量不用质量而用摩尔，则由阿伏伽德罗定律可知，在同温、同压下，不同气体的摩尔体积是相同的，因此

5、得到通用气体常数R表示的状态方程式：1mol方程nmol方程二、理想气体状态方程式及其应用式中：Vm=Mv—千摩尔体积（m3/kmol)；M—气体的千摩尔质量（kg/kmol)；R—通用气体常数，单位为[J/(kmol.K)]。SCH703-理想气体及其热力过程通用气体常数R的性质：不仅与气体状态无关，与气体的种类也无关。由标准状态（p0=1atm,t0=0℃）下，Vm0=22.4m3/kmol(根据阿伏伽德罗定律），可求出R的数值：各种物量单位之间的换算关系：二、理想气体状态方程式及其应用SCH803-理想气体

6、及其热力过程气体常数Rg与通用气体常数R的关系例：空气的气体常数为SCH903-理想气体及其热力过程不同物量下理想气体的状态方程式及应用方程应用mkg理想气体1kg理想气体nmol理想气体1mol理想气体方程式物量定量气体SCH1003-理想气体及其热力过程例题分析3-1某锅炉燃烧需要空气量66000m3/h（标准状态），风机实际送入的是热空气，温度为250℃，表压力为150mmHg，试计算确定实际送入锅炉的空气流量。（当地大气压为765mmHg）解：标准状态是指p0=101325Pa、T0=273K的状态。由可

7、得，实际送入锅炉的空气流量为SCH1103-理想气体及其热力过程3-2理想气体的比热容一、比热容的定义及单位1.比热容定义：热容量：物体温度升高1K（或1℃）所需的热量称为该物体的热容量，单位为J/K.比热容：单位物量的物体温度升高1K（或1℃）所需的热量称为比热容，用c表示，单位由物量单位决定。SCH1203-理想气体及其热力过程2.比热容分类及单位：质量比热容：1kg物质的热容量，用c表示，单位为J/(kg·K)；千摩尔比热容：1kmol物质的热容量，用Cm表示，单位为J/(kmol·K)；容积比热容：标准状

8、态下1m3物质的热容量，用c′表示，单位为J/(标准m3·K)。三者之间的关系：3-2理想气体的比热容SCH1303-理想气体及其热力过程3-2理想气体的比热容二、影响比热容的因素1.物质的种类:比较水和煤油的比热容c水>c煤油2.过程特性对比热容的影响：同一种气体在不同加热条件下，如在保持体积不变或压力不变的条件下加热，同样温度升高1K所需的热量是不同的。定容质量比热容