第二章工程热力学ppt课件.ppt

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1、第二章气体的热力性质2-1理想气体与实际气体2-2理想气体比热容2-3混合气体的性质2-4实际气体状态方程2-5对比态定律与压缩因子图12-1理想气体与实际气体热能与机械能的转化效率热力过程本身工质性质显著的体积变化能力：气态物质（气体和蒸汽）实际气态分子具有一定体积，不能忽略相互作用力分子运动情形复杂、状态参数间关系复杂理想气体模型2一、理想气体的概念1)气体分子是弹性的、不占体积的；2)分子间没有作用力（引力和斥力）。理想气体就是当气体p0或v时的极限情形。实验证明，当气体压力不太高，温度不太低时，气体性质接近理想气体。例如：氧气、氮气、一氧化碳、

2、空气、燃气等注意：蒸气动力装置中的水蒸气、氟利昂蒸气和氨蒸气离液态不远，不能看作为理想气体。2-1理想气体与实际气体3二、理想气体状态方程式1)对1kg的气体：2)对mkg的气体：p为绝对压力；R为气体常数，J/(kgK)，其值仅与气体种类有关而与气体状态无关。例如：空气R=287J/(kgK)，氧气R=259.8J/(kgK)2-1理想气体与实际气体4三、摩尔质量、摩尔体积和摩尔气体常数实测得知在标准状态（1atm、0C）时，1kmol任意气体的体积为22.4m3。摩尔质量M：1kmol物质的质量，kg/kmol摩尔体积VM：1kmol物质的体积，V

3、M=Mv阿伏伽德罗定律：当温度、压力相同时，各种气体的的摩尔体积都相等。通用气体常数R0：8314J/(kmolK)，与气体种类和状态无关与气体种类无关，与状态有关2-1理想气体与实际气体8.314J/(molK)5注意：1）理想气体状态方程的几种形式不能混淆：对1kg气体：对mkg的气体：对1kmol的气体：对nkmol的气体：2）状态方程中用绝对压力和热力学温度代入；3）两个气体常数的区别与联系。2-1理想气体与实际气体6例2-1：某压缩机每小时输出3200m3、表压力0.22MPa、温度156℃的压缩空气。已知当地的大气压为765mmHg，空气的摩尔

4、质量为28.97kg/kmol，求输出空气的质量流量。解：输出空气的温度为：T=156+273.15=429.15K绝对压力为：p=0.22106+765133.3=0.322106Pa根据理想气体状态方程：72-2理想气体比热容一、热容的概念定义：物体温度升高1C(或1K)所需要的热量，1)热容的大小与物质的量有关：体积比热容：1m3物质的热容，J/(m3K)，质量比热容：1kg物质的热容，J/(kgK)，摩尔比热容：1kmol物质的热容，J/(kmolK)，Mc8定容比热容：定压比热容：2-2理想气体比热容2)热容的大小与热量传递过程有关：热

5、力学中常见的热量传递过程有定容过程和定压过程，对应的比热容为定容比热容cv和定压比热容cp。两种比热容的关系：梅耶公式：仅适用于理想气体！9比热容比：注意：1)气体的比热容c通常随温度的升高而增大；2)对某种气体而言，两种比热容之差是定值，但比热容之比不是定值，随温度升高而减小；3)对不可压缩流体和固体，热膨胀性很小，可认为两种比热容相等。2-2理想气体比热容10二、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结果:真实比热容平均比热容定值比热容2-2理想气体比热容111.真实比热容理想气体的热容是温度的单调递增函数，工程上常根据实验数

6、据将热容拟合成多项式的形式，称为真实热容。2-2理想气体比热容教材表2-3122.平均比热容单位质量气体从温度t1升高到t2所吸收的热量除以温度变化所得的商称为这一温度范围内的平均比热容。由于随t1、t2的不同而不同，常选用参考温度0C，给出。制表太繁琐2-2理想气体比热容比较13说明：表中只能查到等平均比定压热容，其他温度对应的平均比定压热容需线性插值得到。143.定值比热容根据分子运动学说，理想气体热力学能按分子运动的自由度平均分配，与温度呈线性关系：由此可见，理想气体热容与温度无关，仅仅与分子运动的自由度有关，即与分子结构（原子数量）有关。这种热容称为

7、定值热容。说明：1)单原子分子极为吻合，双原子分子大致相近，多原子分子相差较大。2)当温度不太高时，才能将热容看作不随温度变化的定值热容。因此该方法仅适用于精度要求不高的场合，定性分析热力学问题。2-2理想气体比热容例2-2：教材P26页。152-3混合气体的性质一.研究混合气体的基本原则▲若混合气体的组元都处理想气体状态，则混合气体也处理想气体状态；▲混合气体可看作为某种假想气体，其质量和分子数与组元的质量之和及分子数之和相同。也满足理想气体状态方程和梅耶公式折合气体常数折合摩尔质量16二.基本定律1.道尔顿分压力定律分压力：当各组成气体全部占有总体积V，

8、且处于混合气体温度T时所具有的压力，记