《理想气体的性质》PPT课件.ppt

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1、工程热力学蒋爱国上海海事大学轮机工程系第二篇工质的性质理想气体的性质实际气体的性质水蒸气与湿空气理想气体的热力过程第4章理想气体的热力性质第一节理想气体的状态方程第二节理想气体的比热容第三节理想气体的热力学能、焓和熵第四节理想气体混合物4.1理想气体的状态方程一、理想气体与实际气体定义：假想气体，其分子是些弹性的，不具体积的质点；分子间没有相互作用力。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……

2、（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……摩尔（mol）是国际单位制中用来表示物质量的基本单位。物质中所包含的基本单元数与0.012千克碳-12的原子数目相等时物质的量即为1mol。为6.0225×1023个。实验表明：任何物质6.0225×1023个分子的质量，以克为单位时，数值上恰等于其分子量。故分子量为M的物质，其摩尔质量为M。例：水的分子量为18，1mol水中有6.0225×1023个水分子，水的摩尔质量为18g/mol，或18kg/kmol。若以m表示物质的

3、质量，n表示摩尔数，则：若以Vm表示1kmol气体的容积，叫千摩尔容积，则：Vm=Mvm3/kmol二、摩尔、摩尔质量、摩尔容积三、理想气体状态方程1kg气体：1kmol气体：mkg气体：nkmol气体：R为是一个既与状态无关，也与理想气体种类无关的常量，称为“通用气体常数”.Rg为气体常数,与气体种类有关。VM为千摩尔体积，单位是在标准状态下(Tn=273.15K、pn=0.101325MPa),1kmol气体体积为：例4-1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15

4、Mpa，试求瓶内氧气的质量是多少？解：氧气：例4-2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。试确定容器的体积和原先的气体质量m1。解：4.2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”。千摩尔比热容：质量比热容：体积比热容：三者的换算关系：比定压(质量)热容：比定容(质量)热容：定容过程和定压过程理想气体二、迈耶方程（理想气体）迈耶方

5、程：或比定压热容大于比定容热容绝热指数，其数值随气体的种类和温度而变三、应用比热容计算热量的方法（一）真实比热容（温度的复杂函数）（二）定值比热容（简单处理）单原子气体:双原子气体：三原子气体：（三）平均比热容计算热量的方法1.曲线关系面积ABCDA=面积1BC01-面积1AD01ct012ABD(t1)C(t2)c=a+bt+et2+┉=q02-q014400,21t2t100-°°的平均比热容，见表到和到表示温度自tCtCccpp2.直线关系ctc=a+bt直线关系平均比热容见表4-2，注意：表中

6、t用（t1+t2）代入例4-3试分别利用比热表4-4和比热表4-2，计算100kg空气在定压下从900℃加热到1300℃所需的热量，并进行比较。解:查表4-4查表4-24.3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）其热力学能和焓就相同。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。理想气体闭口系可逆过程，理想气体开口系可逆过程定容定压

7、二、理想气体的熵例4-5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（系统与外界无功、热及物质交换）即：4.4理想气体混合物T、VPiT、PVi分压力和分体积道尔顿分压定律∵理想混合气体：由若干不同理想气体（组分）所组成。一、道尔顿分压定律二、分体积定律（亚美格分体积定律）所以，得到分体积定律1、质量分数三、理想混合气体的分数（成分：三种表示方法）已知理想混合气体由n种理想气体组成，其中任一种组成气体的质量为mi，分体积为V

8、i，千摩尔数为ni(i=1,2,…,n)，则理想混合气体的分数分别为混合气体总质量第i种组成气体的质量分数2、体积分数第i种组成气体的体积分数由由状态方程有3、摩尔分数混合气体总摩尔数第i种组成气体的摩尔分数四、理想混合气体的千摩尔质量和气体常数（折合）（混合气体的体积分数和摩尔分数在数值上是相等的）五、理想混合气体的比热容、热力学能、焓和熵1、比热容对第i种组分理想混合气体的质量比热容理想混合气体的体积比热容2、热力学能、焓和熵理想混合气体的热力学能为