理想气体的热力质.ppt

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1、第二章 理想气体的热力性质,本章基本要求,掌握混合气体分压力、分容积的概念,掌握理想气体状态方程的各种表述形式，应用理想气体状态方程及理想气体定值比热容进行各种热力计算,掌握理想气体平均比热容的概念和计算方法,理解混合气体性质,2.1 理想气体状态方程,1、理想气体定义,忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响,仅具有弹性质点的气体。,当实际气体 p 很小,v很大,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。,2、哪些气体可当作理想气体?,T常温，p7MPa的双原子分子,理想气体,O2,N2,Air,CO,H2,如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等可以认为是理想气体。,三原子分子（H2

2、O,CO2)一般不能当作理想气体,特殊，如空调的湿空气，高温烟气的CO2，理想气体,3、理想气体状态方程,V：nkmol气体容积m3；,V：质量为mkg气体所占的容积,P：绝对压力Pa；v：比容m3/kg；T：热力学温度K,状态方程,VM=Mv,摩尔容积m3/kmol；R0：通用气体常数，J/kmolK；,4、工程热力学的两大类工质,理想气体（ideal gas）,可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等,实际气体（real gas）,不能用简单的式子描述 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质，如氟利昂等。,5、状态方程的应用,求平衡态下的参数,两平衡

3、状态间参数的计算,标准状态与任意状态间的换算,P22:例2-3：,压气机,储气箱,压气,压气机每分钟吸入气体：,储气箱初时：,求：？分钟后，储气箱内,储气箱中最终有气体质量m3:,储气箱中原有气体质量m2:,每分钟送入储气箱的质量为m1：,解题思路：,(kg),(kg),(kg/min),计算时注意事项:,(1)绝对压力,(2)温度单位 K,(3)统一单位（最好均用国际单位）,(4)R0与R的区别,R0通用气体常数(与气体种类无关),R气体常数(随气体种类变化),M-摩尔质量,例如,2.2 理想气体的比热容,计算热力学能,焓,熵，热量都要用到比热容,1、比热容定义:,单位物量的物质升高1K或1

4、oC所需的热量,c:质量比热容,Mc:摩尔比热容,c:容积比热容,T,s,(1),(2),1K,2、比热容是过程量还是状态量?,c1,c2,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,3、定容比热容cv,任意可逆过程,u是状态量，设,定容,物理意义：v 时1kg工质升高1K内能的增加量,4、定压比热容cp,任意可逆过程,h是状态量，设,定压,物理意义：p 时1kg工质升高1K焓的增加量,5、cv和cp的说明,（3）比热容比,(1)cpcv。,(2)梅耶公式：,从能量守恒的观点分析：气体定容加热时，吸热量全部转变为分子的动能使温度升高，而定压加热时，容积增大，吸热量中有一部分转变为机

5、械能而对外作出膨胀功，所以同样温度升高1K所需的热量大。,梅耶公式推导过程：,6、各种比热容的表示方法小结：,7、定值、真实、平均比热容,（1）定值比热容：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体，它们的摩尔比热值容都相等，称为定值比热容。,（见教材P24页：表2-2）,（2）真实比热容：相应于每一温度下的比热容值。,比热容与温度的函数关系:,（系数见教材P25页：表2-3）,平均比热容,填空题：,解：,例题2-4：烟气在锅炉的烟道中温度从900降低到200，然后从烟囱中排出。求每标准立方米烟气所放出的热量（这些热量被锅炉中的水和水蒸气所吸收）。比热容取值按以下三种情况：定值比热容；真

6、实比热容；平均比热容。烟气的成分接近空气，而且压力变化很小，可将空气当作定压放热计算。,解(1):,(2)按真实比热容计算，查表2-3,(3)按平均比热容计算，查表2-4,1标准立方米烟气放出的热量,2.3 混合气体的性质,1、混合气体的分压力:,维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力,2、道尔顿分压定律:,分压力的确定:,维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。,4、阿密盖特分容积定律：,混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和。即：,3、混合气体的分容积：,质量成分定义式：,容积成分定义式：,摩尔成分定义式：,某组元气体的质量,混合气体总质量,某组元气

7、体的容积,混合气体总容积,组元气体的摩尔数,混合气体总摩尔数,5、混合气体的成分表示方法,6、混合气体的各组成成分之间的换算,（1）容积成分与摩尔成分相等,（2）质量成分与容积成分（或摩尔成分）的换算,7、混合气体的折合分子量与气体常数,（1）折合分子量,（2）折合气体常数,7、混合气体的比热容,因为：,8、混合气体的热力学能、焓和熵,P32:例2-5,P33:例2-6,本章作业：P40-41:2-2，2-3，2-8，2-14：（1）、（2）、2-17，2-18,本章小结：,1、理想气体状态方程,2、比热容,平均比热容：,利用平均比热容计算热量：,理想气体的定值比热容：,3、混合气体的性质：分压力，分容积，各成分及其换算，M,R等。,