工程热力学气体和蒸汽的性质.ppt

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1、第三章气体和蒸气的性质Propertiesofgasandvapor3-1理想气体3-2理想气体的比热容3-3理想气体的热力学能、焓和熵3-4饱和状态、饱和温度和饱和压力3-5水的定压加热汽化过程3-6水和水蒸气状态参数3-7水蒸气图表和图13-1理想气体分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。一、理想气体(perfectgasoridealgas)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,可视为理想气体。2理想气体是

2、气体压力趋近于零，比体积趋近于无穷大时的极限状态。哪些气体可当作理想气体T>常温，p<7MPa的单原子或双原子分气体理想气体He，O2,N2,Ar,CO,H2如工程中常用的O2，N2，H2，CO等及其混合气体，如空气、燃气烟气等工质。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3Pam3kg气体常数,单位为J/(kg·K)KR=MRg=8.3145J/(mol·K)二、理想气体的状态方程(ideal-gasequation)Rg是一个与气体的种类有关，与气体的状态无

3、关的常数，称为气体常数。R是一个与气体的种类无关，与气体的状态也无关的常数，称为通用（摩尔）气体常数。气体常数与通用（摩尔）气体常数之间有如下关系；M是气体的摩尔质量，g/mol。1kgnmol1mol4R=MRg=8.3145J/(mol·K)气体常数与通用（摩尔）气体常数之间有如下关系；M是气体的摩尔质量，g/mol。理想气体在流动中处于平衡状态时，同样可利用理想气体状态方程。其中是qV气体的体积流量(m3/s)，是qm质量流量(kg/s)，是qn摩尔流量(mol/s)。51mol物质的质量称为摩尔质量，用M

4、表示，单位为g/mol1mol气体的体积称为摩尔体积，用Vm表示，单位m3/mol阿伏伽德罗定律：相同p和T下各理想气体的摩尔容积Vm相同在标准状况下三、摩尔质量和摩尔体积1mol任意气体的体积同为6R——摩尔气体常数(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：空气四、摩尔气体常数R=MRg=8.3145J/(mol·K)J/(kg·K)7考察按理想气体状态方程求得的空气在表列温度、压力条件下的比体积v，并与实测值比较。空气气体常数Rg=287.06J/(kg·K)计算依据相对误

5、差=8（1）温度较高，随压力增大，误差增大;（2）虽压力较高，当温度较高时误差还不大，但温度较低，则误差极大;（3）压力低时，即使温度较低误差也较小。本例说明：低温高压时，应用理想气体假设有较大误差。例3-2(P64)9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）103–2理想气体的比热容一、比热容(specificheat)定义和分类定义：c与过程有关分类：按物量质量热容（比热容）cJ/(kg·K)(specificheatcapacityperunitofmass)体积热容C'J/

6、（Nm3·K）(volumetricspecificheatcapacity)摩尔热容CmJ/（mol·K）(molespecificheatcapacity)注：Nm3为非法定表示法，标准表示法为“标准m3”。11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

7、式1.比热容一般表达式122.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是状态参数133.cp代入式（B）得比热容的一般表达式定容过程dp=0是状态参数14若为理想气体cp是温度函数154.cp-cV迈耶公式（Mayer’sformula）5.讨论2)理想气体的cp与cV均为温度函数,但cp–cV恒为常数：Rg1)cp和cV分别是状态参数u对T，h对T的偏导数，cp和cV是状态参数。163)(理想气体)cp恒大于cV物理解释:17定容0定压b与c温度相同，均为(T+1)K而18c)

8、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)19三、利用比热容计算热量原理:对c作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法