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1、第三章理想气体的性质与过程2021/8/81工程热力学的两大类气相工质1.理想气体(idealgas)可用简单的数学表达式进行描述如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等。实际气体(realgas)不能用简单的数学表达式进行描述实际工程中，如火力发电厂的水和水蒸气、制冷系统中的制冷工质等。2021/8/82§3-1理想气体状态方程理想气体定义：凡遵循克拉贝龙方程的气体四种形式的克拉贝龙方程：注意:Rm与R摩尔容积Vm状态方程统一单位2021/8/83摩尔（mol）是国际单位制中用
2、来表示物质的量的基本单位。物质中包含的基本单元数与0.012kg碳12的原子数目相等时物质的量即为1mol。基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其他微粒，或是这些粒子的特定组合。热力学规定的基本单元是分子1mol物质的质量称为摩尔质量，用符号M表示，单位是g/mol。摩尔质量，数值上等于物质的相对分子质量M（过去称分子量）。1kmol物质的质量单位用kg/kmol。2021/8/84摩尔容积Vm阿伏伽德罗假说: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Vm常用来表示数量2021/8/8
3、5Rm与R的区别Rm——通用气体常数(与气体种类无关)R——气体常数(随气体种类变化)M-----摩尔质量例如2021/8/86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）2021/8/871.分子之间没有作用力2.分子本身不占容积理想气体模型现实中没有理想气体2021/8/88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。哪些气体可当作理想气体T>常温，p<7MPa的双原子分子理想气体O2,N2,Air,CO,H2如汽车发动机
4、和航空发动机以空气为主的燃气等三原子分子（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2021/8/89§3-2(比)热容计算内能,焓,热量都要用到热容定义:比热容系统温度升高1K或1oC所需的热量c:质量比热容Cm:摩尔比热容C’:容积比热容Cm=Mc=22.414C’2021/8/810Ts(1)(2)1K比热容是过程量还是状态量?c1c2用的最多的某些特定过程的比热容定容比热容定压比热容不同的过程，比热容是不同的，因此比热容是过程量。2021/8/811定
5、容比热容cv任意准静态过程u是状态量，设定容物理意义：v时1kg工质升高1K内能的增加量2021/8/812定压比热容cp任意准静态过程h是状态量，设定压物理意义：p时1kg工质升高1K焓的增加量2021/8/813cv和cp的说明1、cv和cp，过程已定,可当作状态量。2、前面的推导没有用到理想气体性质，所以3、h、u、s的计算要用cv和cp。适用于任何气体。2021/8/814§3-3理想气体的u、h、s和热容一、理想气体的u1843年焦耳实验，对于理想气体AB绝热自由膨胀pvT不变真空202
6、1/8/815理想气体的内能u理气绝热自由膨胀pvT不变理想气体u只与T有关2021/8/816理想气体内能的物理解释内能＝内动能＋内位能T,v理想气体无分子间作用力，内能只决定于内动能?如何求理想气体的内能uT2021/8/817理想气体内能的计算理想气体，任何过程理想气体实际气体2021/8/818理想气体的焓理想气体，任何过程理想气体实际气体理想气体h只与T有关2021/8/819熵的定义:可逆过程理想气体理想气体的熵pv=RT2021/8/820一般工质:理想气体：迈耶公式理想气体的热容令
7、比热比2021/8/8211、按定比热2、按真实比热计算§3-4理想气体热容、u、h和s的计算3、按平均比热法计算理想气体热容的计算h、u、s的计算要用cv和cp2021/8/822分子运动论1、按定比热计算理想气体热容运动自由度单原子双原子多原子Cv,m[kJ/kmol.K]Cp,m[kJ/kmol.K]k1.671.41.292021/8/8232、按真实比热计算理想气体的热容根据实验结果整理理想气体2021/8/8243、按平均比热计算理想气体的热容tt2t1c(cp,cv)附表3，4，5，
8、6c=f(t)摄氏℃2021/8/825适用于理想气体任何过程1.2.cv为真实比热3.cv为平均比热理想气体u的计算4.若为空气，直接查附表22021/8/826适用于理想气体任何过程1.2.cp为真实比热3.cp为平均比热理想气体h的计算4.若为空气，直接查附表22021/8/8271、若定比热理想气体s的计算适用于理想气体任何过程2021/8/828理想气体s的计算2、真实比热取基准温度T0若为空气，查附表2得2021/8/829§3-5研究热力学过程的目的与方法会参
