理想氣體的性質(zhì)及狀態(tài)方程和比熱的計(jì)算方法.ppt

1、理想氣體的性質(zhì)及狀態(tài)方程和比熱的計(jì)算方法,本章基本要求,4掌握混合氣體分壓力、分容積的概念,1 掌握理想氣體狀態(tài)方程的各種表述形式， 并應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程及理想氣體定值 比熱進(jìn)行各種熱力計(jì)算,2掌握理想氣體平均比熱的概念和計(jì)算方法,3理解混合氣體性質(zhì),本章重點(diǎn),1 理想氣體的熱力性質(zhì),2 理想氣體狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系,3 理想氣體比熱,2-1 理想氣體狀態(tài)方程,一 理想氣體定義,忽略氣體分子間相互作用力和分子本身體積影響,僅具有彈性質(zhì) 點(diǎn)的氣體，注意：當(dāng)實(shí)際氣體p0 v的極限狀態(tài)時(shí)，氣體為理想氣體。 二 理想氣體狀態(tài)方程的導(dǎo)出,二,V：nKmol氣體容積m3；,V：質(zhì)量為mkg氣體所占的容積；,

2、P：絕對(duì)壓力Pa ；v：比容m3/kg； T：熱力學(xué)溫度K,狀態(tài)方程,VM：摩爾容積m3/kmol； RM ：通用氣體常數(shù)，J/kmolK；,工程熱力學(xué)的兩大類(lèi)工質(zhì),1、理想氣體（ ideal gas）,可用簡(jiǎn)單的式子描述 如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)以空氣為主的燃?xì)狻⒖照{(diào)中的濕空氣等,2、實(shí)際氣體（ real gas）,不能用簡(jiǎn)單的式子描述，真實(shí)工質(zhì) 火力發(fā)電的水和水蒸氣、制冷空調(diào)中制冷工質(zhì)等,狀態(tài)方程的應(yīng)用,1 求平衡態(tài)下的參數(shù),2 兩平衡狀態(tài)間參數(shù)的計(jì)算,3 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與任意狀態(tài)或密度間的換算,4 求氣體體積膨脹系數(shù),：體積為V的真空罐出現(xiàn)微小漏氣。設(shè)漏氣前罐內(nèi)壓力p為零，而漏入空氣的流率與（

3、p0p）成正比，比例常數(shù)為，p0為大氣壓力。由于漏氣過(guò)程十分緩慢，可以認(rèn)為罐內(nèi)、外溫度始終保持T0不變，試推導(dǎo)罐內(nèi)壓力p的表達(dá)式。,例2：容器內(nèi)盛有一定量的理想氣體，如果將氣體放出一部分后達(dá)到了新的平衡狀態(tài)，問(wèn)放氣前、后兩個(gè)平衡狀態(tài)之間參數(shù)能否按狀態(tài)方程表示為下列形式： （a） （b）,題解,解：放氣前、后兩個(gè)平衡狀態(tài)之間參數(shù)能按方程式（a）形式描述，不能用方程式（b）描述，因?yàn)槿萜髦兴⒂幸欢康睦硐霘怏w當(dāng)將氣體放出一部分后，其前、后質(zhì)量發(fā)生了變化 根據(jù) ， ，而 可證。,解,例1,例題1,解:由題設(shè)條件已知,漏入空氣的流率:,罐內(nèi)的 狀態(tài)方程,dV=0;dT=0,積分(P由0到p)得,或,

4、或,計(jì)算時(shí)注意事項(xiàng),1、絕對(duì)壓力,2、溫度單位 K,3、統(tǒng)一單位（最好均用國(guó)際單位）,Rm與R的區(qū)別,Rm通用氣體常數(shù) (與氣體種類(lèi)無(wú)關(guān)),R氣體常數(shù) (隨氣體種類(lèi)變化),M-摩爾質(zhì)量,例如,但是, 當(dāng)實(shí)際氣體 p 很小, V 很大, T不太低時(shí), 即處于遠(yuǎn)離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時(shí), 可視為理想氣體。,哪些氣體可當(dāng)作理想氣體,T常溫，p7MPa 的雙原子分子,理想氣體,O2, N2, Air, CO, H2,如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)以空氣為主的燃?xì)獾?三原子分子（H2O, CO2)一般不能當(dāng)作理想氣體,特殊，如空調(diào)的濕空氣，高溫?zé)煔獾腃O2 ，可以,2-2 理想氣體的比熱,計(jì)算內(nèi)能, 焓, 熱量都要

5、用到比熱,定義: 比熱,單位物量的物質(zhì)升高1K或1oC所需的熱量,c : 質(zhì)量比熱容,Mc:摩爾比熱容,C: 容積比熱容,C=Mc=22.414C,T,s,(1),(2),1K,比熱容是過(guò)程量還是狀態(tài)量?,c1,c2,用的最多的某些特定過(guò)程的比熱容,定容比熱容,定壓比熱容,定容比熱容cv,任意準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,u是狀態(tài)量，設(shè),定容,物理意義： v 時(shí)1kg工質(zhì)升高1K內(nèi)能的增加量,定壓比熱容cp,任意準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,h是狀態(tài)量，設(shè),定壓,物理意義： p 時(shí)1kg工質(zhì)升高1K焓的增加量,cv和cp的說(shuō)明,1、 cv 和 cp ，過(guò)程已定, 可當(dāng)作狀態(tài)量 。,2、前面的推導(dǎo)沒(méi)有用到理想氣體性質(zhì)，所以,適用于

6、任何氣體。,3、梅耶公式：,定值、真實(shí)、平均比熱,定值比熱：凡分子中原子數(shù)目相同因而其運(yùn)動(dòng)自由度也相同的氣體，它們的摩爾比熱值都相等，稱(chēng)為定值比熱,真實(shí)比熱：相應(yīng)于每一溫度下的比熱值稱(chēng)為氣體的真實(shí)比熱。,平均比熱,比熱與溫度的函數(shù)關(guān)系:,23 混合氣體的性質(zhì),混合氣體的分壓力 :,維持混合氣體的溫度和容積不變時(shí)，各組成氣體所具有的壓力,道爾頓分壓定律 :,維持混合氣體的溫度和壓力不變時(shí)，各組成氣體所具有的容積。,阿密蓋特分容積定律：,混合氣體的總?cè)莘eV等于各組成氣體分容積Vi之和。 即：,混合氣體的分容積：,有關(guān)定義,質(zhì)量成分定義式：,容積成分定義式：,摩爾成分定義式：,某組元?dú)怏w的質(zhì)量,混合氣體總質(zhì)量,某組元?dú)怏w的容積,混合氣體總?cè)莘e,組元?dú)怏w的摩爾數(shù),混合氣體總摩爾數(shù),本章應(yīng)注意的問(wèn)題,2考慮比熱隨溫度變化后，產(chǎn)生了多種計(jì)算理想氣體熱 力參數(shù)變化量的方法，要熟練地掌握和運(yùn)用這些方法， 必須多加練習(xí)才能達(dá)到目的。,1運(yùn)用理想氣體狀態(tài)