多媒體教學(xué)完整華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院(精)PPT課件

多媒體教學(xué)課件華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,工程熱力學(xué),2,6-7對(duì)比態(tài)原理和通用壓縮因子圖,6-6實(shí)際氣體的狀態(tài)方程,6-5理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差,6-4比熱容的一般關(guān)系式,6-3熵、熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式,6-2麥克斯韋關(guān)系式,6-1熱系數(shù),第6章熱力學(xué)一般關(guān)系式和實(shí)際氣體的性質(zhì),3,6-7對(duì)比態(tài)原理和通用壓縮因子圖,6-6實(shí)際氣體的狀態(tài)方程,6-5理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差,6-4比熱容的一般關(guān)系式,6-3熵、熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式,6-2麥克斯韋關(guān)系式,6-1熱系數(shù),第6章熱力學(xué)一般關(guān)系式和實(shí)際氣體的性質(zhì),4,幾個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系式,設(shè)狀態(tài)參數(shù)，則有：,全微分的充要條件：,5,幾個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系式,循環(huán)關(guān)系式：鏈?zhǔn)疥P(guān)系式：,6,熱系數(shù),三個(gè)由基本狀態(tài)參數(shù)p、T、v構(gòu)成的偏導(dǎo)數(shù)、有著明顯的物理意義，稱(chēng)為熱系數(shù)：,物質(zhì)在定容條件下壓力隨溫度的相對(duì)變化率稱(chēng)為相對(duì)壓力系數(shù)，也稱(chēng)為壓力的溫度系數(shù)，用表示，即,7,熱系數(shù),物質(zhì)在定溫的條件下比體積隨壓力的相對(duì)變化率稱(chēng)為定溫壓縮率，用表示，即,物質(zhì)在定熵（即可逆絕熱）條件下比體積隨壓力的相對(duì)變化率稱(chēng)為定熵壓縮率或絕熱壓縮率，用表示，即,8,熱系數(shù),物質(zhì)在定壓條件下的比體積隨溫度的相對(duì)變化率稱(chēng)為體膨脹系數(shù)，用表示，即,9,6-7對(duì)比態(tài)原理和通用壓縮因子圖,6-6實(shí)際氣體的狀態(tài)方程,6-5理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差,6-4比熱容的一般關(guān)系式,6-3熵、熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式,6-2麥克斯韋關(guān)系式,6-1熱系數(shù),第6章熱力學(xué)一般關(guān)系式和實(shí)際氣體的性質(zhì),10,問(wèn)題,對(duì)于理想氣體容易得到du、dh、ds關(guān)系式，實(shí)際氣體的關(guān)系式如何得到？,11,Helmholtz函數(shù)和Gibbs函數(shù),Helmholtz函數(shù)也稱(chēng)為亥姆霍茲自由能，定義為F=U-TS，單位為J，比亥姆霍茲自由能f=u-TsGibbs函數(shù)也稱(chēng)為吉布斯自由能，定義為G=H-TS，單位為J，比吉布斯自由能g=h-Ts,12,特性函數(shù),對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮的純物質(zhì)系統(tǒng)，任意一個(gè)狀態(tài)參數(shù)都可以表示為另外兩個(gè)相互獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)，稱(chēng)為狀態(tài)函數(shù)。其中，有些狀態(tài)函數(shù)可以用來(lái)確定系統(tǒng)的所有其他狀態(tài)參數(shù)，稱(chēng)為特性函數(shù)。包括：,13,麥克斯韋關(guān)系式,由此建立了不可測(cè)的熵參數(shù)和容易測(cè)得的參數(shù)p、T、v之間的微分關(guān)系，是推導(dǎo)熵、熱力學(xué)能、焓及比熱容的熱力學(xué)一般關(guān)系式的基礎(chǔ)。,14,6-7對(duì)比態(tài)原理和通用壓縮因子圖,6-6實(shí)際氣體的狀態(tài)方程,6-5理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差,6-4比熱容的一般關(guān)系式,6-3熵、熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式,6-2麥克斯韋關(guān)系式,6-1熱系數(shù),第6章熱力學(xué)一般關(guān)系式和實(shí)際氣體的性質(zhì),15,熵的一般表達(dá)式,即為第一ds方程。,即為第二ds方程。,16,熵的一般表達(dá)式,即為第三ds方程。,17,比熱力學(xué)能的一般關(guān)系式,理想氣體的u、h僅僅是溫度的函數(shù)，而實(shí)際氣體的u、h不僅是溫度的函數(shù)，還和p或v有關(guān)系。,代入第一ds方程，可得第一du方程,代入第二ds方程，可得第二du方程,18,比熱力學(xué)能的一般關(guān)系式,代入第三ds方程，可得第三du方程,19,比焓的一般關(guān)系式,代入第二ds方程，可得第二dh方程,20,6-7對(duì)比態(tài)原理和通用壓縮因子圖,6-6實(shí)際氣體的狀態(tài)方程,6-5理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差,6-4比熱容的一般關(guān)系式,6-3熵、熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式,6-2麥克斯韋關(guān)系式,6-1熱系數(shù),第6章熱力學(xué)一般關(guān)系式和實(shí)際氣體的性質(zhì),21,比熱容的一般關(guān)系式,根據(jù),可得,根據(jù),可得,22,比熱容的一般關(guān)系式,根據(jù)第一ds和第二ds方程,可得,用熱系數(shù)代替：,23,比熱容的一般關(guān)系式,根據(jù),由循環(huán)關(guān)系式：,24,關(guān)于比熱容,比熱容可以由狀態(tài)參數(shù)確定，因此可由狀態(tài)方程求得T、v、均為正值，因此，物質(zhì)的比定壓熱容恒大于等于比定容熱容固體和液體的體膨脹系數(shù)和比體積都很小，因此在通常溫度下，二者差別不大，因此在一般工程應(yīng)用中固體和液體不區(qū)分二者，但氣體必須區(qū)分。,25,6-7對(duì)比態(tài)原理和通用壓縮因子圖,6-6實(shí)際氣體的狀態(tài)方程,6-5理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差,6-4比熱容的一般關(guān)系式,6-3熵、熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式,6-2麥克斯韋關(guān)系式,6-1熱系數(shù),第6章熱力學(xué)一般關(guān)系式和實(shí)際氣體的性質(zhì),26,壓縮因子的概念,理想氣體的基本假設(shè)是氣體分子不占體積和分子之間沒(méi)有作用力，理想氣體狀態(tài)方程為，即,而對(duì)于實(shí)際氣體，令，稱(chēng)為壓縮因子,27,壓縮因子的特點(diǎn),壓縮因子Z是溫度、壓力相同時(shí)的實(shí)際氣體比體積與理想氣體比體積之比。壓縮因子Z反映了實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度，不僅與氣體的種類(lèi)有關(guān)，還和氣體所處的狀態(tài)溫度和壓力有關(guān)。,28,壓縮因子的特點(diǎn),1=1Tc時(shí):只存在氣體狀態(tài)。ppc時(shí):若TTc則為氣體狀態(tài);若TTc則為液體狀態(tài)；若由較高溫度降至臨界溫度以下（過(guò)臨界溫度線(xiàn)）而發(fā)生氣態(tài)到液態(tài)的轉(zhuǎn)變，則不會(huì)出現(xiàn)汽液共存的狀態(tài)（如gh線(xiàn)所示）。,臨界狀態(tài)和臨界參數(shù),34,其它描述實(shí)際氣體方程,R-K方程維里方程B-W-R方程M-H方程,35,6-7對(duì)比態(tài)原理和通用壓縮因子圖,6-6實(shí)際氣體的狀態(tài)方程,6-5理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差,6-4比熱容的一般關(guān)系式,6-3熵、熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式,6-2麥克斯韋關(guān)系式,6-1熱系數(shù),第6章熱力學(xué)一般關(guān)系式和實(shí)際氣體的性質(zhì),36,對(duì)比參數(shù),通過(guò)對(duì)多種流體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明，在接近各自的臨界點(diǎn)時(shí)，所有流體都呈現(xiàn)出相似的性質(zhì)。引入無(wú)量綱的對(duì)比狀態(tài)參數(shù)，即物質(zhì)實(shí)際參數(shù)和臨界參數(shù)的比值。,37,對(duì)比態(tài)原理,將對(duì)比參數(shù)代入范德瓦爾方程從范德瓦爾對(duì)比態(tài)方程可以看出，雖然在同溫同壓下，不同氣體的比體積是不同的，但在相同的對(duì)比溫度Tr和對(duì)比壓力pr下，符合同一對(duì)比態(tài)狀態(tài)方程的各種氣體的對(duì)比比體積vr則必然是相同的，即對(duì)比態(tài)原理。,38,通用壓縮因子圖,實(shí)際氣體的壓縮因子隨著氣體的不同和參數(shù)的不同而變化，若獲得不依賴(lài)于氣體性質(zhì)的壓縮因子圖，會(huì)給流體物性參數(shù)的計(jì)算帶來(lái)很大的方便。,令,可得,對(duì)于大多數(shù)物質(zhì)，臨界壓縮因子Zcr的變化較小，多在0.230.29的范圍之間，作為近似，可以把Zcr視為常數(shù)。則：,39,通用壓縮因子圖,即對(duì)于符合對(duì)比態(tài)原理且具有相同臨界壓縮因子值的