《工程热力学》第四版课件-第6章.ppt

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1、第六章实际气体性质及热力学一般关系式Behaviorofrealgasesandgeneralizedthermodynamicrelationships6-1理想气体状态方程用于实际气体偏差6-2范德瓦尔方程和R-K方程6-3维里型方程6-4对应态原理和通用压缩因子图6-5麦克斯韦关系和热系数6-6热力学能、焓和熵的一般关系式6-7比热容的一般关系式6-8通用焓和通用熵图6-9克劳修斯-克拉贝隆方程和饱和蒸汽压方程6-10单元系相平衡条件16–1理想气体状态方程用于实际气体偏差理想气体实际气体压缩因

2、子(compressibilityfactor)Z>1=1<1氢不同温度时压缩因子与压力关系2在标准状态下（p=1标准大气压，273.15K）—分子当量作用半径—分子有效作用半径所以，可在常温常压下忽略分子间作用力和体积。36–2范德瓦尔方程和R-K方程一、范德瓦尔方程a,b—物性常数内压力气态物质较小液态，如水20℃时,1.05×108PaVm—分子自由活动的空间4范氏方程：1）定性反映气体p-v-T关系；2）远离液态时，即使压力较高，计算值与实验值误差较小。如N2常温下100MPa时无显著误差。在

3、接近液态时，误差较大，如CO2常温下5MPa时误差约4%，100MPa时误差35%；3）巨大理论意义。5范德瓦尔常数a，b求法：1）利用p、v、T实测数据拟合;2）利用通过临界点cr的等温线性质求取:临界点p、v、T值满足范氏方程6物质空气一氧化碳正丁烷氟利昂12甲烷氮乙烷丙烷二氧化硫132.5133425.2384.7191.1126.2305.5370430.73.773.503.804.014.643.394.884.267.880.08830.09300.25470.21790.09930.0

4、8990.14800.19980.12170.3020.2940.2740.2730.2900.2910.2840.2770.2680.13580.14631.3801.0780.22850.13610.55750.93150.68370.03640.03940.11960.09980.04270.03850.06500.09000.0568表6-1临界参数及a、b值7二、R-K方程a,b—物性常数1）由p，v，T实验数据拟合；2）由临界参数求取临界温度/℃临界压力/MPa临界比体积/（m3/kg）水

5、374.1422.090.003155二氧化碳31.057.390.002143氧-118.355.080.002438氢-239.851.300.00321928三、多常数方程1.B-W-R方程B-W-R系数其中B0、A0、C0、b、a、c、α、γ为常数92.M-H方程11个常数。106–3维里型方程特点：1）用统计力学方法能导出维里系数；2）维里系数有明确物理意义；如第二维里系数表示二个分子间相互作用；3）有很大适用性，或取不同项数，可满足不同精度要求。第二维里系数第三维里系数第四维里系数116–

6、4对应态原理与通用压缩因子图一、对应态原理(principleofcorrespondingstates)代入范氏方程可导得范德瓦尔对比态方程对比参数(reducedproperties)：12讨论：1）对比态方程中没有物性常数，所以是通用方程。2）从对比态方程中可看出相同的p，T下，不同气体的v不同相同的pr，Tr下，不同气体的vr相同，即各种气体在对应状态下有相同的比体积——对应态原理f(pr,Tr,vr)=03）对大量流体研究表明，对应态原理大致是正确的，若采用“理想对比体积”—Vm'，能提高计

7、算精度。临界状态作理想气体计算的摩尔体积。13二、通用压缩因子和通用压缩因子图2.通用压缩因子图若取Zcr为常数，则1.压缩因子图对应态原理141516171819例A422133例A422143例A422255例A422145206–5麦克斯韦关系和热系数理想气体实际气体气体的u、h、s等参数无法直接测量，实际气体的U、h、s也不能利用理想气体的简单关系，通常需依据热力学第一、第二定律建立这些参数与可测参数的微分关系求解。21一、全微分(totaldifferential)条件和循环关系1.全微分判

8、据设则2.循环关系若dz=0，则223.链式关系若x、y、z、w中有两个独立变量，则1.亥姆霍兹函数F（比亥姆霍兹函数f）—又称自由能a）定义：F=U–TS；f=u–Tsb）因U，T，S均为状态参数，所以F也是状态参数c）单位J（kJ）d）物理意义二、亥姆霍兹函数(Helmholtzfunction)和吉布斯函数(Glibbsianfunction)23定温过程可逆定温过程中自由能的减少量是过程膨胀功。2.吉布斯函数G（比吉布斯函数g）—又称自由焓a）定