第2章气体热力性质ppt课件.ppt

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1、教学目标:熟练应用理想气体状态方程，熟练掌握气体的各种基本热力过程及多变过程的状态参数及过程参数的热力计算。解决工程实际问题。知识点：理想气体；理想气体状态方程；理想气体比热；混合气体性质，状态参数计算；水蒸气的定压产生过程;水和水蒸气的热力性质;水蒸气的焓熵图重点：结合热力学第一定律，分析和导出理想气体和水蒸气的热力学能、焓、熵的状态参数，利用水蒸气的焓熵图分析实际热力过程。难点：理想气体比热的计算公式，掌握理想气体热力过程的热力学计算的特殊性，并能利用状态坐标图表示各种过程及过程中能量转换的特

2、点。二气体的性质2.1状态方程理想气体指分子间没有相互作用力、分子是不具有体积的弹性质点的假想气体实际气体是真实气体，在工程使用范围内离液态较近，分子间作用力及分子本身体积不可忽略，热力性质复杂，工程计算主要靠图表理想气体是实际气体p0，v∞的极限情况。理想气体与实际气体定义：热力学中，把完全符合及热力学能仅为温度的函数的气体，称为理想气体；否则称为实际气体。理想气体：氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、空气、燃气、烟气……（在通常使用的温度、压力下）实际气体：氨、氟里昂、蒸汽动力装置中的水

3、蒸气……提出理想气体概念的意义简化了物理模型，不仅可以定性分析气体某些热现象，而且可定量导出状态参数间存在的简单函数关系；在常温、常压下H2、O2、N2、CO2、CO、He及空气、燃气、烟气等均可作为理想气体处理，误差不超过百分之几，因此理想气体的提出具有重要的实用意义。理想气体的状态方程式Rg为气体常数（单位J/kg·K），与气体所处的状态无关，随气体的种类不同而异理想气体在任一平衡状态时p、v、T之间关系的方程式即理想气体状态方程式，或称克拉贝龙(Clapeyron)方程。通用气体常数不仅与气

4、体状态无关，与气体的种类也无关通用气体常数（也叫摩尔气体常数）R气体常数之所以随气体种类不同而不同，是因为在同温、同压下，不同气体的比容是不同的。如果单位物量不用质量而用摩尔，则由阿伏伽德罗定律可知，在同温、同压下不同气体的摩尔体积是相同的，因此得到通用气体常数R表示的状态方程式：气体常数与通用气体常数的关系：M为气体的摩尔质量不同物量下理想气体的状态方程式mkg理想气体1kg理想气体nkmol理想气体1kmol理想气体例2-1已知氧气瓶的容积，瓶内氧气温度为20℃，安装在瓶上的压力表指示的压力为

5、15MPa，试求瓶内氧气的质量是多少？设大气压力为Pa。解：氧气：例2-2刚性容器中原先有压力为p1、温度为T1的一定质量的某种气体，已知其气体常数为Rg。后来加入了3kg的同种气体，压力变为p2、温度仍为T1。试确定容器的体积和原先的气体质量m1。解：2-2气体的比热容1kg物质温度升高1K所需的热量称为质量比热容：1、比热的定义和单位物体温度升高1K所需的热量称为比热容：一、理想气体比热1kmol物质的热容称为摩尔比热Cm，单位：J/(kmol•K)标准状态下1m3物质的热容称为容积比热C´，

6、单位：J/(Nm3•K)比热容、摩尔比热及容积比热三者之间的关系：定压比热容：可逆定压过程的比热容2、气体的定容比热容和定压比热热量是过程量，因此比热容也与各过程特性有关，不同的热力过程，比热容也不相同：定容比热容：可逆定容过程的比热容焓值h=u+pv，对于理想气体h=u+RT，可见焓与压力无关，理想气体的焓也是温度的单值函数：对于理想气体，cp、cV是温度的单值函数，因此它们也是状态参数。对于理想气体，其分子间无作用力，不存在势能，内能只包括取决于温度的分子动能，与比容无关，理想气体的内能是温度

7、的单值函数：二、迈耶公式：迈耶公式比热容比：对于理想气体，比热容比等于绝热指数。三、真实比热容与平均比热容真实比热容将实验测得的不同气体的比热容随温度的变化关系，表达为多项式形式：(比热容与绝对温度的关系)(比热容与摄氏温度的关系)平均比热容面积ABCDA=面积1BC01-面积1AD01ct012ABD(t1)C(t2)c=b0+b1t+b2t2+┉=q02-q01见表2-4，比热容的起始温度同为0°C，这时同一种气体的　只取决于终态温度t定值比热容根据分子运动论，凡是原子数相同的气体，其摩尔热容

8、也相同，反之，其摩尔热容不相同。实际情况是多原子气体的误差比单原子气体的误差大。1、内能和焓理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数：2-3理想气体的热力学能、焓、熵按定值比热容计算:按平均比热容计算:2、状态参数熵(Entropy)熵的定义：式中，下标“R”表示可逆，T为工质的绝对温度。1、熵是系统内部不确定(无序)程度的度量;2、如何理解上述两个定义式?熵是状态参数：理想气体的熵方程以为参数两边微分以为参数以为参数理想气体熵方程：微分形式：积分形式：理想气体熵方程是从可逆过程推导