理想气体的热力性质.ppt

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1、1第三章理想气体的热力性质Propertiesofidealgas3-3理想气体的比热容3-4理想气体的热力学能、焓和熵23–3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

2、法为“标准m3”。3按过程质量定压热容（比定压热容）(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42.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53.cp据一般表达式若为理想气体cp是温度函数64.cp-cV迈耶公式（Mayer’sformula）5.讨论1)cp与cV均

3、为温度函数,但cp–cV恒为常数：Rg72)(理想气体)cp恒大于cV物理解释:8定容0定压b与c温度相同，均为(T+1)K而93)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。6、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)102)取平均比热直线查表1)利用真实比热容积分3)取定值比热容三、比热容的求解方法（或热量的求解方法）对c作不同的技术处理

4、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定值比热容4)利用气体热力性质表利用气体热力性质表计算热量111.利用真实比热容(truespecificheatcapacity)积分理想气体的比热不仅与过程有关，而且随温度变化。通常根据实验数据将其表示为温度的函数：利用真实比热计算热量：122.利用平均比热容表(meanspecificheatcapacity)T1,T2均为变量,制表太繁复13而由此可制作出平均比热容表143.定值比热容(invariablespecificheatcapacity)据气体分子运动理论，可导出多原子误差

5、更大15单原子气体i=3双原子气体i=5多原子气体i=6164)利用气体热力性质表计算热量173–4理想气体热力学能、焓和熵1.理想气体热力学能和焓仅是温度的函数2)一、理想气体的热力学能和焓1)因理想气体分子间无作用力180019若为任意工质??对于理想气体一切同温限之间的过程Δu及Δh相同,且均可用cVΔT及cpΔT计算;对于实际气体Δu及Δh不仅与ΔT有关,还与过程有关且只有定容过程Δu=cVΔT,定压过程Δh=cpΔT。2.热力学能和焓零点的规定可任取参考点,令其热力学能为零,但通常取0K。20二、理想气体的熵(entropy)1.定义2

6、.理想气体的比熵是状态参数21定比热223.零点规定:通常取温度为绝对0度下气体的熵为零4.理想气体变比热熵差计算令则制成表则231kg空气从0.1MPa，100℃变化到0.5MPa，1000℃求：1）△h,△u解：空气压力不太高，作理想气体处理a)取定值比热容例3-32425容器A初始时真空，充气，若充入空气h等于常数，求：充气后A内气体温度。已知：解：取A为控制容积例3-4260因空气为理想气体，故其h和u仅是温度函数1）取0℃为基点2）取0K为基点27为什么？结论：情况1）实际上有两个参考点，即所以可任选参考温度，但一个问题中只能有一个参考

7、点。28例3-5解：取容器为控制容积，先求初终态容积。初态时29终态时泄漏过程是不稳定流动放气过程，列出微元过程的能量守恒程：加入系统的能量30据题意，容器无热阻，故过程中容器内空气维持27℃不变。因此过程中空气比焓h及比热力学能u是常数；同时因不计张力，故空气与外界交换功仅为容积变化功，即环境大气对之作功，所以对上式积分可得:(b)故(a)离开系统的能量系统储能的增量31本题也可取初始时在容器内的全部空气为热力系（闭口系）求解，此时终态空气分两部分，一部分留在容器内；另一部分在大气中（可假想有一边界使之与大气分开），压力为p0，温度为t0。此时

8、，能量方程为：32若用和分别表示漏入大气中空气的比热力学能和比体积，则上式等号右侧前两项是初终态空气的热力学能差，第三项是因热力系体积变