上海海事大學(xué)工程熱力學(xué)課件第3章 理想氣體的性質(zhì)VIP

第三章理想氣體的性質(zhì)

Propertiesofidealgas1

§3-1理想氣體(perfectgas、idealgas、permanentgas)分子為不占體積的彈性質(zhì)點(diǎn)除碰撞外分子間無作用力理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫時(shí)的抽象一、理想氣體的基本假設(shè)2二、理想氣體的狀態(tài)方程—ideal-gasequationPam3kg氣體常數(shù)：J/(kg.K)K例試按理想氣體狀態(tài)方程求空氣在表列溫度、壓力條件下的比體積v，并與實(shí)測(cè)值比較。已知：空氣氣體常數(shù)Rg=287.06J/(kg·K)解：R=MRg=8.3145J/(mol.K)3相對(duì)誤差=本例說明：低溫高壓時(shí)，應(yīng)用理想氣體假設(shè)有較大誤差。4例題\第三章\A411133.ppt例題\第三章\A410144.doc討論題\理想氣體狀態(tài)方程式.ppt5三、理想氣體混合物考慮氣體混合物的基本原則：混合氣體的組分都處理想氣體狀態(tài)，則混合氣體也處理想氣體狀態(tài)；混合氣體可作為某種假想氣體，其質(zhì)量和分子數(shù)與組分氣體質(zhì)量之和及分子數(shù)之和相同；即有：即理想氣體混合物可作為Rg混和M混的“某種”理想氣體。(reducedgasconstantofamixture)(reducedmolarmassofamixture)6四、混合氣體的分壓力定律和分容積定律1.分壓力定律(Daltonlawofpartialpressure)

分壓力——組分氣體處在與混合氣體相同容積、相同溫度單獨(dú)對(duì)壁面的作用力。

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2、分容積定律(lawofpartialvolume)

分容積——組分氣體處在與混合氣體同溫同壓?jiǎn)为?dú)占有的體積。8五、混合氣體成分2.體積分?jǐn)?shù)(volumefractionofamixture)3.摩爾分?jǐn)?shù)(molefractionofamixture)1.質(zhì)量分?jǐn)?shù)(massfractionofamixture)94.各成分之間的關(guān)系106.利用混合物成分求M混和Rg混a)已知質(zhì)量分?jǐn)?shù)11b)已知摩爾分?jǐn)?shù)例題\第三章\A411143.ppt例題\第三章\A711143.ppt12

§3–2理想氣體的比熱容—specificheat;specificheatcapacity一、定義和分類定義：c與過程有關(guān)c是溫度的函數(shù)分類：按物量質(zhì)量熱容（比熱容）cJ/(kg·K)(specificheatcapacityperunitofmass)體積熱容

c'J/（Nm3·K）(volumetricspecificheatcapacity)摩爾熱容

CmJ/（mol·K）(molespecificheatcapacity)注：Nm3為非法定表示法，標(biāo)準(zhǔn)表示法為“標(biāo)準(zhǔn)m3”13按過程質(zhì)量定壓熱容（比定壓熱容）(constantpressure

specificheatcapacityperunitofmass)質(zhì)量定容熱容（比定容熱容）(constantvolume

specificheatcapacityperunitofmass)及二、理想氣體比定壓熱容，比定容熱容和邁耶公式

1、一般表達(dá)式142.cV定容過程dv=0若為理想氣體是溫度的函數(shù)代入（A）式得比熱容的一般表達(dá)式153.cp據(jù)一般表達(dá)式若為理想氣體cp是溫度函數(shù)164.cp-cV邁耶公式（Mayer’sformula）5.討論a)cp與cV均為溫度函數(shù),但cp–cV恒為常數(shù)：Rg17b)(理想氣體)cp恒大于cv物理解釋:18定容0定壓b與c溫度相同,均為(T+1)K而19c)氣體常數(shù)Rg的物理意義由b)Rg是1kg某種理想氣體定壓升高1k對(duì)外作的功。三、理想氣體的比熱比γ(specificheatratio;ratioofspecificheatcapacity)注：理想氣體可逆絕熱過程的絕熱指數(shù)(adiabaticexponent;isentropicexponent)κ=γ例題\第三章\A902355.ppt20四.利用比熱容計(jì)算熱量原理:

對(duì)cn作不同的技術(shù)處理可得精度不同的熱量計(jì)算方法:

真實(shí)比熱容積分利用平均比熱表利用平均比熱直線定值比熱容211.利用真實(shí)比熱容(truespecificheatcapacity)積分2.利用平均比熱容表(meanspecificheatcapacity)T1,T2均為變量,制表太繁復(fù)=面積amoda-面積bnodb附表\附表4.doc22而由此可制作出平均比熱容表附表\附表5.doc23附:線性插值243.平均比熱直線式

令cn=a+bt,則即為區(qū)間的平均比熱直線式

1)t的系數(shù)已除過22)t需用t1+t2代入注意:附表\附表6.doc254.定值比熱容(invariablespecificheatcapacity)

據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)理論，可導(dǎo)出但多原子誤差更大26單原子氣體

i=3雙原子氣體

i=5多原子氣體

i=627§3–3理想氣體熱力學(xué)能、焓和熵一.理想氣體的熱力學(xué)能和焓

1.理想氣體熱力學(xué)能和焓僅是溫度的函數(shù)

a)因理想氣體分子間無作用力b)28討論:

如圖:0029若為任意工質(zhì)??

對(duì)于理想氣體一切同溫限之間的過程Δu及Δh相同,且均可用cV

ΔT及cpΔT計(jì)算;

對(duì)于實(shí)際氣體Δu及Δh不僅與ΔT有關(guān),還與過程有關(guān)且只有定容過程Δu=cVΔT,定壓過程Δh=cp

ΔT。2.熱力學(xué)能和焓零點(diǎn)的規(guī)定可任取參考點(diǎn),令其熱力學(xué)能為零,但通常取0k。附表\附表7.doc30例題\第三章\A413265.ppt例題\第三章\A413277.doc31三.利用氣體熱力性質(zhì)表計(jì)算熱量據(jù)例題\第三章\A411197.ppt附表\附表7.doc32四.理想氣體的熵(entropy)1.定義2.理想氣體的熵是狀態(tài)參數(shù)33定比熱343.零點(diǎn)規(guī)定:

通常取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的熵為零例題\第三章\A910133.ppt354.理想氣體變比熱熵差計(jì)算令則制成表則36例題\第三章\A4111551.ppt例題\第三章\A4111552.ppt37五.理想氣體混合物的比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵a.比熱容b.