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1、第六章 常用工质的性质和热力过程理想气体水蒸气湿空气工程热力学的两大类工质1、理想气体可用简单的式子描述，即遵循克拉贝龙方程的气体。如燃烧设备中产生的烟气、汽车发动机燃用的燃气、空调中的湿空气，工程中常用的气体O2、H2、N2、CO、CO2、空气、大气中的水蒸气等在通常的使用温度、压力下都可看作理想气体。2、实际气体不能用简单的式子描述的真实气体。如火力发电的水蒸气、制冷空调中制冷剂等。为什么热机中使用的 工质一般都是气态物质？热能向机械能的转换容积功工质体积变化显著物质有固气液三态气态第一节理想气体1.分子本身是不占容积的弹性质点2.分子之间没有作用
2、力但是,当实际气体p较小,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。现实中没有理想气体理想气体假设理想气体状态方程式1mol：PVm=RTVm——摩尔体积R——摩尔气体常数（通用气体常数），R=8.314J/（mol·K）nmol：PV=nRT1kg：Pv=RgTRg=R/M——气体常数,J/（kg·K）M——摩尔质量mkg：PV=mRgT计算时注意事项1.绝对压力2.热力学温度3.均用国际单位例6-1一个体积为25L的氧气瓶内存有压强为6MPa、温度为15℃的氧气，用去—部分氧气后，瓶内氧气的压力降低为3MPa，温度降低到10℃
3、，求用去氧气的质量。J/(kg·K)=259.8J/(kg·K)解：氧气瓶内原有的氧气质量瓶内剩下的氧气质量用去的氧气质量例6-2有一充气刚性容器，容积为5m3，容器内气体的表压力为pe=0.85Mpa，温度计读数为t=40℃。问在标准状态下气体容积可达多少?设大气压pa＝0.1Mpa。解：由于容器内气体质量保持不变，所以有容器内气体的绝对压强和温度分别为T=（273+40）K=313K理想气体的比热容计算热力学能、焓、熵的变化,热量都要用到比热容。比热容定义:单位物量的物质升高1K或1oC所需的热量c:质量比热容摩尔比热容C’:容积比热容Cm=Mc=
4、22.414C’理想气体的 定容比热容与定压比热容cv物理意义：v时1kg理想气体升高1K热力学能的增加量cp物理意义:p时1kg理想气体升高1K焓的增加量根据理想气体假设：结合热力学第一定律得：理想气体 定容比热和定压比热的关系迈耶公式令（比热比）应用比热求热量定值比热法平均比热法真实比热法平均比热直线关系式法平均比热表法真实比热法理想气体的比热与温度之间的函数关系根据实验结果整理热量定值比热法分子运动论运动自由度单原子双原子多原子Cv,m[kJ/(kmol∙K)]Cp,m[kJ/(kmol∙K)]k1.671.41.29热量平均比热表法tt2t1c
5、(cp,cv)c=f(t)工程上常将气体从0℃到t之间的平均比热列成表格以供查用平均比热直线关系式法tt2t1c=f(t)空气c例6-3锅炉设备的空气预热器，要求每小时加热3500nm3的空气，使之在0.11MPa的压力下从25℃升高到250℃，计算每小时所需供给的热量。（用三种方法解）方法一：采用定值比热解：空气的质量流量为查表得方法二：采用平均比热表查表得空气的方法二：采用平均比热直线关系式平均温度为1.理想气体u的计算任何过程理想气体1）Cv为定值比热2）cv为真实比热3）cv为平均比热三、理想气体的u、h、s例6-4一刚性容器由隔板分为
6、A、B两部分，A侧有压力为600kPa、温度为27℃的空气，B侧为真空，且VB=5VA。若将隔板抽出，空气迅速膨胀充满整个容器，设过程在绝热情况下进行。如果空气的热力学能是温度的单值函数，求容器内空气终态的压力和温度。•••••••••••••••••隔板AB解：•••••••••••••••••隔板AB过程绝热：B侧真空且容器刚性：2.理想气体h的计算2）Cp为真实比热3）Cp为平均比热1）Cp为定值比热任何过程3.理想气体s的计算定值比热理想气体u、h、s计算总结定值比热任何过程都适用？u、h、s都是状态参数四、理想气体混合物由两种或两种
7、以上气体组成的混合物，称为混合气体。性质如同理想气体的混合气体称为理想混合气体。一、道尔顿分压定律理想混合气体的总压力p等于各组成气体的分压力pi之和···二、阿麦加特分体积定律理想混合气体的总体积V，等于各组成气体的分体积Ⅴi之和···三、混合气体的成分质量分数体积分数摩尔分数平均摩尔质量平均气体常数比热容五、理想气体的基本热力过程研究热力学过程的目的热力设备通过工质的状态变化过程（热力过程）实现热能与机械能的相互转换。研究外部条件对热功转换的影响，提高过程的热功转换效率。利用外部条件,合理安排过程，形成最佳循环对已确定的过程，进行热力计算研究热力学
8、过程的任务与方法基本任务：1)确定参数(p,T,v,u,h,s)的变化规律2)分析过程的能量转
