气体和蒸汽的性质.ppt
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1、1,第三章 气体和蒸气的性质Properties of gas and vapor,3-1 理想气体,3-2 理想气体的比热容,3-3 理想气体的热力学能、焓和熵,3-4 饱和状态、饱和温度和饱和压力,3-5 水的定压加热汽化过程,3-6 水和水蒸气状态参数,3-7 水蒸气图表和图,2,3-1 理想气体,分子为不占体积的弹性质点,除碰撞外分子间无作用力,理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。,一、理想气体(perfect gas or ideal gas)的基本假设,Pa,m3,kg,气体常数,单位为J/(kgK),K,R=MRg=8.314 5 J/(molK),二、理想气体的状态方程(id
2、eal-gas equation),3,考察按理想气体状态方程求得的空气在表列温度、压力条件下的比体积v,并与实测值比较。空气气体常数Rg=287.06 J/(kgK),计算依据,相对误差=,4,(1)温度较高,随压力增大,误差增大;,(2)虽压力较高,当温度较高时误差还不大,但温度较低,则误差极大;,(3)压力低时,即使温度较低误差也较小。,本例说明:低温高压时,应用理想气体假设有较大误差。,例A411133,讨论理想气体状态方程式,5,32 理想气体的比热容,一、比热容(specific heat)定义和分类,定义:,c与过程有关c是温度的函数,分类:,按物量,质量热容(比热容)c J/(
3、kgK)(specific heat capacity per unit of mass)体积热容 C J/(Nm3K)(volumetric specific heat capacity)摩尔热容 Cm J/(molK)(mole specific heat capacity),注:Nm3为非法定表示法,标准表示法为“标准m3”。,6,按过程,质量定压热容(比定压热容)(constant pressure specific heat capacity per unit of mass)质量定容热容(比定容热容)(constant volume specific heat capacity p
4、er unit of mass),及,二、理想气体比定压热容,比定容热容和迈耶公式,1.比热容一般表达式,7,2.cV,定容过程 dv=0,若为理想气体,温度的函数,代入式(A)得,比热容的一般表达式,8,3.cp,据一般表达式,若为理想气体,cp是温度函数,9,4.cp-cV,迈耶公式(Mayers formula),5.讨论,1)cp与cV均为温度函数,但cpcV恒为常数:Rg,10,2)(理想气体)cp恒大于cV,物理解释:,11,定容,0,定压,b与c温度相同,均为(T+1)K,而,12,c)气体常数Rg的物理意义,Rg是1 kg某种理想气体定压升高1 K对外作的功。,三、理想气体的比
5、热容比(specific heat ratio;ratio of specific heat capacity),注:理想气体可逆绝热过程的绝热指数(adiabatic exponent;isentropic exponent),例A902355,13,三、利用比热容计算热量,原理:,对cn作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法:真实比热容积分 利用平均比热表 利用平均比热直线 定值比热容,14,1.利用真实比热容(true specific heat capacity)积分,2.利用平均比热容表(mean specific heat capacity),T1,T2均为变量,制表太繁复,=
6、面积amoda-面积bnodb,附表4,15,而,由此可制作出平均比热容表,附表5,16,附:线性插值,17,3.平均比热直线式,令cn=a+bt,则,即为,区间的平均比热直线式,1)t 的系数已除过2 2)t 需用t1+t2代入,注意:,附表6,18,4.定值比热容(invariable specific heat capacity)据气体分子运动理论,可导出,多原子误差更大,19,单原子气体 i=3,双原子气体 i=5,多原子气体 i=6,20,33 理想气体热力学能、焓和熵,1.理想气体热力学能和焓仅是温度的函数,2),一、理想气体的热力学能和焓,1)因理想气体分子间无作用力,21,三、
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