第三章理想气体性质.ppt

对于理想气体，通常取0℃时的焓值为0。 一般情况下，当Cp, Cv随温度变化不大时，?u和?h 可根据下式，用定值比热来计算 若 Cp, Cv随温度变化较大时，?u和?h可采用真实比热 来计算，即 对于理想气体的可逆过程，其热量交换还可依下式 计算 或者 (3-21) (3-22) 3-4-2 状态参数熵 定义 其中：?qrev为1kg 工质在微元可逆过程中与热源交换的 热量； ?qf为考虑过程不可逆时的耗散损失，如摩擦热 等；T为发生热交换时系统或工质的温度，ds为比熵 对于可逆过程，由于?qf＝0，于是有 熵是描述热力系统混乱度的参数，与系统状态有关， 是尺度量。 (3-23) 由热力学第一定律的第一解析式和第二解析式 可得 和 对于理想气体，由于 第三章理想气体性质 3-2．理想气体的状态方程 根据分子运动论的观点，气体的压力和温度可根据统计热力学知识表示为 N K：波兹曼常数；n: 由状态公理可知，描述工质平衡状态的独立参数只有两个。气体的基本状态参数p、v、T之间存在有以下隐函数关系 和 即，有 （3 -1） 由(3-1)，可得 （3 -2） 其中 Rg称为气体常数。由上式可见，Rg与气体种类有关，与气体状态无关。 改写 (3-2) 为 （3 -3） 式 (3-3) 称为克拉贝龙方程，又称为理想气体的状态方程。 理想气体的另一定义：凡能满足式（ 3-3）的气体便可称为理想气体。 (a) 波义耳——马略特定律： ； (b) 查理定律： ； (c) 盖*吕萨克定律： 显然，对于理想气体，同样满足以下定律 3-2-3 通用气体常数 阿伏伽德罗定律：在相同的压力和温度下，各种气体的摩尔容积相等。 标准状态： =1atm=101325Pa； =273.15K； =22.414(m /kmol) 于是，有 对于1mol的任何气体，由（3-3)式可得 令 通用气体常数 由式 (3-2)，得 即有 （3 -4） 式 (3-4)为理想气体状态方程的另一表达式 注意： (1) 对于闭口系统，p、v、T变化时，m不变； (2) 对于开口系统，p、v、T、m可同时变化，且m的变化具有可加性； 例3-1：已知：启动柴油机时用空气瓶， 开始时，瓶内装有 的压缩空气； 启动耗气后，瓶中空气的参数变为 问：用去的空气质量是多少？ 解：分别对启动前后气瓶中的空气应用理想气体状态方程，有 =0.3m3 和 由于 因此，有 即 代入已知数据，得 因此，用去的空气质量为 例3-2：已知：充气过程，储气罐容积 ； 充气前，气体参数有为 ；气筒每分钟向气罐输入参数为 的气体V0=0.2m3；问：为使气罐内气体参数达到 ；充气时间应为多长? 分析：充气过程遵守质量守恒原则 充气后质量＝充气前质量＋充入的气体质量 充气前m1： 充气后m2： 每分钟充入的空气质量?m： 由质量守恒关系，得 于是得 代入已知数据，最后有 3-3 理想气体的比热容 热容：物体温度改变一度而传入或传出的热量，用 符号 C 表示； 3-3-1 比热容 （3 -5） 物体的热容与物体自身的热力性质、状态有关，同时 还与物体所进行的热力过程有关。不同热交换过程的 热容C不同。 比热容——单位质量的热容， KJ/kg.K 比热容的标识方法 （1）质量比热。单位质量物体温度升高1度 所需的热量； （2）容积比热。标态下，1m3气体温度升高1度所需的热量，用C’表示；单位 （3）摩尔比热。标态下，1mol气体温度升高1度所需的热量，用CM表示；单位 （3 -6） 3-3-2 定压比热和定容比热 依照换热过程不同（ ），热容可分为 定容热容和定压热容。 （1）比定容热容（定容热容）：工质与外界交换热量是在容积接近不变的条件下进行；用符号Cv表示； （3 -7） 比定容热容： （2）定压热容：工质与外界交换热量是在压力接近不变的条件下进行；用符号Cp表示； （3 -7-a） 比定压热容 （3 -8） （3 -8-a） 对于理想气体的可逆过程，由于 定容时，dv=0； 于是有 定压时，dp=0； 于是有 或记为