热工基础与发动机原理 教学课件 作者 刘永峰 第1章 1.4.ppt

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1、热工基础与发动机原理第1章热工基础1.4理想气体的热力性质北京建筑工程学院2学习目标掌握理想气体的状态方程掌握理想气体的比热容能正确运用比热容计算理想气体的热力学能、焓和熵。3重点：理想气体状态方程理想气体的比热容、热力学能概念及计算分析。难点：理想气体的焓和熵概念及计算分析。1.4.1理想气体及其状态方程1.理想气体模型气体分子之间的平均距离相当大，分子体积与气体的总体积相比可忽略不计；分子之间没有任何作用力；分子之间的相互碰撞以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。1.4.1理想气体及其状态方程2.理想气体的状态方程当工质为理想气体时，其温度、压力、比体积之间存

2、在一定的函数关系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.1.4.1理想气体及其状态方程例1-6：体积为0.03m3的钢瓶内装有氧气，压力为0.7MPa,温度为20℃.由于使用，压力降至0.28MPa，温度未变，问使用了多少氧气？1.4.2理想气体的比热容单位质量物质的热容称为该物质的比热容或质量热容，用c表示1.定义物体温度升高1K所需的热量称为热容：2.比定容热容和比定压热容由于热量是过程量，因此比热容也与热力过程有关，即同种气体同样升高一度，经历不同的热力过程所需要的热量不同。比定压热容比定容热容比热比3.理想气体比热

3、容(1)真实比热容实验表明，理想气体的比热容仅是温度的复杂函数，相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。图1-19比热容与温度的关系单位质量理想气体在热力过程中的吸热量(2)平均比热容(3)平均比热容的直线关系式工程上为了简化计算，将气体的真实比热容拟合为温度的直线关系近似式c=a+bt。此式适合于气体工质温度变化范围不大，或计算精确度要求不高的场合。此时热量4.定值比热容在精度要求不高或温度范围变化不大的计算及理论分析中，常常使用定值比热容。定值比热容忽略比热容随温度的变化，取比热容为定值。其数值见表1-8。例1-7：在燃气轮机装置中，用从燃气轮机中排出的

4、气体对空气进行加热（加热在空气回热器中进行），然后将加热后的空气进入燃烧室进行燃烧。若空气在回热器中，从127℃定压加热到327℃,试按下列比热容值计算对每公斤空气所加入的热量。（1）按平均比热容计算；（2）按比热容随温度变化的直线关系或计算；（3）按定值比热容计算；1.4.3理想气体的热力学能、焓理想气体的热力学能和焓仅仅是温度的函数定容过程定压过程当采用平均比热容时当采用定值比热容时1.4.4理想气体的熵为系统在微元可逆过程中与外界交换的热量；T为传热时系统的热力学温度；dS为此微元过程中系统熵的变化量。复习熵的定义：1.4.4理想气体的熵熵方程的推导：同理

5、：1.4.4理想气体的熵熵变量的计算式当采用定值比热容时例1-8氧气O2经冷却器后,其压力由0.1MPa下降到0.09MPa，温度由240℃下降到40℃，试求质量为40kg的O2经冷却器后的热力学能、焓和熵的变化。(1)按定值比热容计算。(2)按平均比热容的直线关系式计算。(3)按平均比热容表计算。1.4.5理想气体的混合物理想气体混合物，即在混合气体中，各组元间不发生化学反应，均可单独视为理想气体，它们各自互不影响地充满整个容器。混合气体作为整体，仍具有理想气体的性质，仍满足理想气体的状态方程，它的热力学能和焓仍是温度的单值函数1.理想混合气体的成分混合气体成

6、分的几种表示方法：体积分数：Vi为分体积质量分数：摩尔分数：2.分压力定律当混合气体中任一组元i在与混合气体的温度及容积相同条件下单独存在时，该组元所呈现的压力称为该组元在混合气体中的分压力图1-20混合物的分压力2.分压力定律道尔顿分压力定律理想混合气体的总压力等于各组元气体的分压力之和3.分体积定律当混合气体中任一组元i在与混合气体的温度及压力相同条件下单独存在时，该组元所占体积称为该组元在混合气体中的分体积.图1-21混合物的分体积3.分体积定律理想气体混合物的总体积等于各组元分体积之和.4.混合物的密度、折合气体摩尔质量和折合气体常数混合物的密度折合气体

7、摩尔质量折合气体常数5.混合气体的比热容、热力学能、焓、熵(1)混合气体的比热容摩尔热容5.混合气体的比热容、热力学能、焓、熵(2)混合气体的热力学能和焓等于各组元的热力学能和焓之和5.混合气体的比热容、热力学能、焓、熵(3)混合气体的熵状态参数熵S也是广延量，具有可加性例1-9由氧气、氮气和二氧化炭组成的混合气体，各组元的摩尔分数分别为12%、60%、28%，求：(1)各组元的质量分数。(2)折合摩尔质量和折合气体常数。谢谢大家!