工程热力学课件.ppt

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1、工程热力学课件华北电力大学（北京）动力工程系工程热物理教研室制作2005年5月第三章理想气体的性质Properties of ideal gas工程热力学的两大类工质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§3-1理想气体状态方程4Pam3kg气体常数：J/(kg.K)KR=MRg=8.3145J/(mol.K)摩尔容积Vm阿

2、伏伽德罗假说:相同p和T下各理想气体的摩尔容积Vm相同在标准状况下Vm常用来表示数量R与Rg的区别R——通用气体常数(与气体种类无关)Rg——气体常数(随气体种类变化)M-----摩尔质量例如计算时注意事项1、绝对压力2、温度单位K3、统一单位（最好均用国际单位）1.分子之间没有作用力2.分子本身不占容积但是,当实际气体p很小,V很大,T不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。理想气体模型现实中没有理想气体但是,当实际气体p很小,V很大,T不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视

3、为理想气体。哪些气体可当作理想气体?T>常温，p<7MPa的双原子分子理想气体O2,N2,Air,CO,H2如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等三原子分子（H2O,CO2)一般不能当作理想气体特殊，如空调的湿空气，高温烟气的CO2，可以例题：压缩空气的质量流量与体积流量某台压缩机输出的压缩空气，其表压力为pe=0.22MPa，温度t=156℃，这时压缩空气为每小时流出3200m3。设当地大气压pb=765mmHg，求压缩空气的质量流量qm(kg/h)，以及标准状态体积流量qv0(m3/h)

4、。解：压缩机出口处空气的温度T=156+273=429K绝对压力为：该状态下体积流量qv=3200m3/h。将上述各值代入以流率形式表达的理想气体状态方程式。得出摩尔流量qn(mol/h)空气的分子量Mr=28.97，故摩尔质量M=28.97×10-3kg/mol，空气的质量流量为：qm=Mqn=28.97×10-3kg/mol×288.876×103mol/h=8368.76kg/h标准状态体积流量为：qv0=22.4141×10-3qn=22.414110-3m3×288.876103m

5、ol/h=6474.98m3/h。§3-2(比)热容specific heat计算内能,焓,热量都要用到热容定义:比热容单位物量的物质升高1K或1oC所需的热量c:质量比热容摩尔比热容C’:容积比热容Cm=Mc=22.414C’定容比热容cv任意准静态过程u是状态量，设定容物理意义：v时1kg工质升高1K内能的增加量定压比热容cp任意准静态过程h是状态量，设定压物理意义：p时1kg工质升高1K焓的增加量cv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

6、以3、h、u、s的计算要用cv和cp。适用于任何气体。理想气体内能和焓的特性1）由于理想气体的分子之间没有相互作用力，无内位能，只有内动能，故理想气体的内能是温度的单值函数。U=U（T）。2）由H=U+PV=U+mRT可知，理想气体的焓也是温度的单值函数。H=H（T）。理想气体比热基本关系式1）2）3）迈耶公式令比热比，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:分子运动论1、按定比热计算理想气体热容运动自由度单原子双原子多原子Cv,m[kJ/kmol.K]Cp

7、,m[kJ/kmol.K]k1.671.41.292.利用真实比热容积分2.利用平均比热容表(mean specific heat capacity)t1,t2均为变量,制表太繁复=面积amoda-面积bnodb而起点均为0，由此可方便地制作出平均比热容表为0至t的平均比热容从t1到t2过程中的吸热量为：从t1到t2过程中的平均比热容为：3.平均比热直线式令cn=a+bt,则即为区间的平均比热直线式注意:1)t的系数已除过22)t需用t1+t2代入例：用四种方法计算热量1kg空气从0.1MPa

8、，100℃变化到0.5MPa，1000℃求：解：空气、压力不太高，作理想气体处理a)取定值比热容b)取平均比热直线查附表6c)取平均比热表查附表5d)气体热力性质表附表7讨论：定比热:Δu=646.2kJkg;Δh=904.5kJ/kg平均比热表:Δu=732.1kJ/kg;Δh=990.4kJkg气体热力性质表:Δu=732.0kJ/kg;Δh=990.3kJ/kg平均比热直线:Δu=729.9kJkg;Δh=988.1kJ/kg1）定比热误差较大2）上述计算与压力变化无关？§3-3理想气体的