第三章--理想气体的内能、焓、比热容、熵.ppt

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1、第三章理想气体的内能、焓、比热容、熵(internalenergy、enthalpy、specificheat、entropyofidealgas)焦尔实验装置：两个有阀门相连的金属容器，放置于一个有绝热壁的水槽中，两容器可以通过其金属壁和水实现热交换。测量结果：空气自由膨胀前后的温度相同。不同压力，重复实验，结果相同。实验结论：u=f(T)—热力学能仅仅是温度的单值函数。3.1理想气体的热力学能和焓由于焓：(idealgas)即：h=f(T)—焓也仅仅是温度的单值函数。13.1.1比热容（specificheat）的定义及单位定义：单位质量的物质温

2、度升高1K所需要的热量，称为质量比热容c(kJ/kg.K)。单位摩尔数的物质温度升高1K所需要的热量，称为摩尔比热容Cm(kJ/kmol.K)定容比热(specificheatatconstantvolume)：定压比热(specificheatatconstantpressure)：2对于实际气体可逆过程（reversibleprocess）对定容过程dv=0同样用可得定压过程dp=0：3理想气体内能变化（Δu）的计算：按定容过程(constantvolumeprocess)：理想气体焓变化（Δh）的计算：按定压过程(constantpressure

3、process)：注意：以上结论对理想气体可用于任意过程43.1.2理想气体的内能和焓（internalenergyandenthalpyofidealgas）5迈耶公式：(meyersformula)比热比:(specificheatratio)代入迈耶公式：63.2理想气体的比热容(specificheatofidealgas)3.2.1经验公式(empiricalformula)：352页附表2求真实比热容(truespecificheat)73.2.2平均比热容(meanspecificheat):64页表3-1、3-23.2.3定值比热容(c

4、onstantspecificheat):352页附表183.3理想气体的熵（entropyofidealgas）熵的定义：或：对可逆过程（reversibleprocess）因此有：9由：以及：对微元过程（insensibleprocess）：取对数后再微分10熵是一个状态参数（parametersofthermodynamicstate）适用范围：理想气体定比热工质的任意过程，1、2状态为平衡状态。12abTs011标准状态熵：当温度变化较大以及计算精度要求较高时，可用标准状态熵来计算过程的熵变。定义：依理想气体熵变的计算式，有：12按标准状态熵的

5、定义，则有：13理想气体的内能、焓、熵计算小结14作业3－73－93－13153.4理想气体混合物(idealgasmixture)理想气体混合物也遵守理想气体状态方程式：混合物的质量等于各组成气体质量之和：混合物物质的量等于各组成气体物质的量之和：由相互不发生化学反应的理想气体组成混合气体，其中每一组元的性质如同它们单独存在一样，因此整个混合气体也具有理想气体的性质。混合气体的性质取决于各组元的性质与份额。163.4.1分压力和分容积（partialpressureandpartialvolume）分压力(partialpressure)—混合物中的

6、某种组成气体单独占有混合物的容积并具有与混合物相同的温度时的压力。则第i种气体的分压力可表示为：于是，各组成气体分压力的总和为：即：道尔顿定律—理想气体混合物的压力等于各组成气体分压力之和pV,TV,TV,TV,Tp1pnp2pV=nRT（dalton'slaw）17分容积(partialvolume)—混合物中的某种组成气体具有与混合物相同的温度和压力而单独存在时所占有的容积。则第i种气体的分容积可表示为：于是，各组成气体分压力的总和为：即：亚美格定律—理想气体混合物的容积等于各组成气体分容积之和Vp,TV1VnV2p,Tp,Tp,TpV=nRT（a

7、magat'slaw）18对某一组成气体i，按分压力及分容积分别列出其状态方程式，则有：对比二式，有：即组成气体的分压力与混合物压力之比，等于组成气体的分容积与混合物容积之比。193.4.2混合物的组成（mixturecomponent）：一般用组成气体的含量与混合物总量的比值来表示混合物的组成。质量分数（massfraction）：摩尔分数（molefraction）：容积分数（volumefraction）：显然20混合物组成气体分数各种表示法之间的关系：由由由得得得213.4.3混合物的密度、摩尔质量及折合气体常数由密度的定义，混合物的密度为：即

8、得：由：又得：22由摩尔质量的定义，混合物的摩尔质量为：即得：由：又得：23混合物的折合气体常