第三章理想气体的热力性质.ppt

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1、第三章工质的热力性质工程热力学研究的两大类工质1、理想气体（idealgas）2、实际气体（realgas）1.分子之间没有作用力2.分子本身不占容积一理想气体模型现实中没有理想气体当实际气体p不太高,V较大,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。二哪些气体可当作理想气体T>常温，p<7MPa的气体理想气体如O2,N2,Air,CO,H2§3-1理想气体状态方程(又称克拉贝龙方程)注意:Rg与R摩尔容积Vm状态方程统一单位理想气体状态方程的四种形式1mol:PVm=RTnmol:PV=nRT1Kg:Pv=RgTmKg:PV=mRgTRg与R的区别R——通用气体常数Rg——气体

2、常数M-----摩尔质量例如与气体种类无关与气体种类有关R=8.3143[kJ/Kmol·K一(比)热容工程上在计算内能、焓、熵和热量都要用到热容1定义:比热容单位物量的物质在某特定过程（x）中,作单位温度变化时所吸收或放出的热量。§3-4气体的热力性质2比热容分类：c:质量比热容Cm:摩尔比热容Cm=M·c=22.414X10－6C'KC´:容积比热容KTs(1)(2)1K3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4定容比热容cv任意准静态过程:定容vvTqc)(¶=dvvTqc)(¶=d5定压比热容cp任意准静态过程：定压cv和cp的说明1、前面

3、的推导没有用到理想气体性质2、h、u、s的计算要用cv和cp。适用于任何气体cv物理意义：v时1kg工质变化1K内能的变化量cp物理意义：p时1kg工质变化1K焓的变化量§3-3理想气体的u、h、s和热容一、理想气体的u、h1843年焦耳实验，对于理想气体pvT不变AB绝热自由膨胀真空1理想气体内能的物理解释内能＝分子动能＋分子位能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uT理想气体u只与T有关,是温度的单值函数2理想气体内能的计算理想气体，任何过程定容比热理想气体因准静态过程有故理想气体cv也只与T有关——理想气体内能的计算式3理想气体的焓的计算对理想气体理想气

4、体h只与T有关适用：理想气体，任何过程故理想气体cP也只与T有关g——理想气体的焓的计算式g一般工质:理想气体：——迈耶公式4理想气体的cv和cp的关系令—比热比gγgγγgγγ1熵的定义:可逆过程理想气体二理想气体的熵pv=RgT仅可逆适用？T1p1v1s1T2p2v2s212理想气体，任何过程可逆微元过程：ST三块相同的金属块被加热到温度TA，第一块迅速被冷却到环境温度T0，其熵变为ΔS1；第二块在环境中缓慢冷却到T0，其熵变为ΔS2；第三块先与温度为TB(TA>TB>T0)的热源接触，达到平衡后再被冷却到环境温度T0，其熵变为ΔS3；试说明这三个过程ΔS1、ΔS2和ΔS3的大小关系并简要

5、说明理由。分析题判断题•任何过程，熵只增不减•若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到达同一终点，则不可逆途径的S必大于可逆过程的S•可逆循环S为零，不可逆循环S大于零╳╳╳•不可逆过程S永远大于可逆过程S╳1、按定比热计算(查P287附表1)2、按真实比热计算(查P287附表2)§3-4理想气体热容、u、h和s的计算3、按平均比热法计算(查P50表3-1和P51表3-2)理想气体热容的计算方法：h、u、s的计算要用cv和cpgg2、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理想气体Cv,cP也只与T有关,且是T的复杂函数1、按定比热计算理想气体热容(查P287附表1)3、按

6、平均比热计算理想气体的热容tt2t1c(cp,cv)查P50表3-1和P51表3-2c=f(t)摄氏℃求O2在100-500℃平均定压热容附:线性插值12例:1kg空气从0.1MPa，100℃变化到0.5MPa，1000℃；2）空气且压力不太高，作理想气体处理a)取定值比热容,查P287附表1求：1）解：b)取平均比热表查P50表3-1和P51表3-2c)气体热力性质表附表3-8定比热:Δu=646.2kJkg;Δh=904.5kJ/kg平均比热表:Δu=732.1kJ/kg;Δh=990.4kJkg气体热力性质表:Δu=731.6kJ/kg;Δh=989.9kJ/kg2）上述计算与压力变化无

7、关？讨论：1）定比热误差较大。汇总：本例中虽然给出了初态和终态的压力，但在解题过程没有涉及压力，因为理想气体的焓和热力学能只与温度有关，不论什么过程，只要初、终态温度相等，它们的焓变及热力学能变分别相等。但是对于实际气体而言，只有定容过程的才等于定容过程的热量，只有定压过程的才等于定压过程的热量，其它过程的不等于，其它过程的也不等。1.2.cv为真实比热3.cv为平均比热总结:4.若为空气，直接查