最新第4章-理想气体的热力性质和热力过程教学讲义ppt课件.ppt

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1、第4章-理想气体的热力性质和热力过程工程热力学的两大类工质理想气体idealgas：可用简单的式子描述。是所有工质中具有最简单热力性质的工质。如：汽车发动机和航空发动机等以空气为主的燃气、空调中的湿空气等。实际气体realgas：不能用简单的式子描述的真实工质。如：火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等。热力过程(thermodynamicprocess)为了实现某种能量转换，热力系的工质状态必须经过一系列的变化，称为热力过程。如：内燃机内部工质膨胀作功，实现热能向机械能的转换。使工质从某一热力状态变换到另一种热力状态的过程，称为热力过程。如：常温常

2、压下的空气经过压气机压缩后称为高压气体。四种形式的理想气体状态方程Rg：气体常数Gasconstant，与气体种类有关，而与气体状态无关。单位为J/(kg·K)R：摩尔气体常数（通用气体常数UniversalGasconstant），与气体种类和气体状态均无关。R=MRg=8.3143J/(mol·K)（M=m/n）应用理想气体状态方程时应注意必须采用绝对压力，不能采用表压力；必须使用热力学温标，不能使用摄氏温标或华氏温标；p、V、T的单位及量纲必须与Rg或R相统一。例1：一间3m×4m×3m的房间，夏季平均温度为35℃，冬季平均温度为0℃。若当地大气压力

3、为0.098MPa，求冬夏两季房间中空气质量平均值之差。[Rg=0.287[kJ/（kg·K）]第二节理想气体的比热容热容：指工质温度升高1K所需的热量。比热容：1kg(单位质量）工质温度升高1K所需的热量。单位：J／(kg.K)摩尔热容：1mol物质的比热容。单位：J／(mol.K)计算气体的热力学能,焓,热量都要用到（比）热容c与工质种类有关；且c与过程有关。比定容热容cV根据热力学第一定律，任意准静态过程：u是状态参数：定容：Specificheatatconstantvolume单位物量的物质在定容过程中温度变化1K时热力学能的变化值比定压热容cp

4、Specificheatatconstantpressure根据热力学第一定律，任意准静态过程：h是状态参数：定压：单位物量的物质在定压过程中温度变化1K时焓的变化值cV和cp的说明cV和cp是状态参数的偏导数，因此也是状态参数。cV和cp的上述计算公式由热力学第一定律直接推出，故适用于任何气体。可用cv和cp计算气体的U（u）、H（h）、Q（q）。理想气体比热容理想气体：理想气体的比定容热容和比定压热容仅仅是温度的单值函数理想气体比热容之间的关系迈耶公式（Mayer’sformula）：比热容比：实际使用中cV不易测准。通常是实验测定cp，再计算得出cV

5、。理想气体比热容之间的关系例题1某理想气体的摩尔定容热容为30J/(mol·K)，求该理想气体的摩尔定压热容。精度要求不同的热量计算方法:真实比热容积分利用平均比热容表利用平均比热容直线定值比热容实验表明理想气体的比热容是温度的复杂函数，且随着温度的升高而增大。利用真实比热容积分计算比热量理想气体的真实比热容通常根据实验数据整理成c=c(T)的表格形式，或多项式形式：利用平均比热容表计算比热量单位质量工质温度由t1升高到t2的吸热量q=面积EFDBE。平均比热容：利用平均比热容表计算比热量：参阅《教材》附录A-4a、A-4b利用平均比热容的直线关系计算比热

6、量工程上为简化计算，常将理想气体比热容与温度的关系视为近似直线关系：(《教材》附录A-5)利用定值比热容计算比热量定值比热容：由分子运动论可导出1mol理想气体的热力学能：由此得出理想气体的摩尔定容比热容，定压比热容和比热容比：当气体温度在室温附近，温度变化范围不大，或者计算精度要求不太高时可用1.291.401.67多原子气体（i＝7）双原子气体（i＝5）单原子气体（i＝3）理想气体定值摩热容和比热容比［R＝8.314J／(mol.K)]（参阅《教材》P73）例4-2试计算每千克氧气从200℃定压吸热至380℃和从380℃定压吸热至900℃所吸收的热量。

7、按平均比热容（表）计算按定值比热容计算（《教材》P73）第三节理想气体的比热力学能、比焓和比熵理想气体的热力学能和焓仅是温度的单值函数。适用于理想气体的任何过程采用定值比热容（表）：若取0K作为零点：采用平均比热容（表）：由热力学第一定律，任意准静态过程：根据熵的定义：理想气体熵变的微分表达式：理想气体：理想气体：理想气体熵变的计算式：采用真实比热容计算：采用定值比热容计算：例4-3（P76）已知质量为20kg的氮气经冷却器后，其压力由0.09MPa下降到0.087MPa，温度由320℃下降到20℃。试求经冷却器后氮气的热力学能、焓和熵的变化。按定值比热

8、容计算；按平均比热容的直线关系计算；按平均比热容计算。第四节理想气