032第六章 实际气体的性质及热力学一般关系式.pptVIP

第六章 实际气体的性质及热力学一般关系式 本章主要内容 1、理想气体状态方程用于实际气体的偏差 2、范德瓦尔方程、R-K方程和维里方程 3、对应态原理与通用压缩因子图 4、麦克斯韦关系和热系数 5、热力学能、焓和熵的一般关系式 6、比热容的一般关系式 本章重点 实际气体方程：范德瓦尔方程、R-K方程和维里方程 压缩因子（图） 热力学能、焓和熵的一般关系式 比热容的一般关系式 6-1 理想气体状态方程用于实际气体的偏差 压缩因子：反映实际气体对理想气体性质的偏离程度。 6-2 纯物质的状态方程 6-2-1 范德瓦尔方程 理想气体 实际气体 范德瓦尔修正状态方程为 范德瓦尔方程为半经验状态方程，可以较好地定性描述实际气体的基本特性，但是在定量上不够准确。当实际气体的温度远高于临界温度，范德瓦尔方程与试验结果相符较好，但在较低压力和较低温度时，方程计算结果与实际气体的实验结果偏离较大。 其它半经验方程（准确度高） B—W—R方程（Benedict-Webb-Rubin） 其中，B0，A0，C0，a，b，c， 和 均为经验常数，可根据P-V-T数据拟合而得。 写成 其中，B，C，D为温度函数，称为第二，第三，第四维里系数，压力不太高时，维里方程可表示为 其中， 时的温度称为特征温度，又称为波义耳温度。 6-2-4 贝蒂—布里奇曼方程 例6-1:如果CO2得温度为373K,比容为0.012m3/kg,试利用范德瓦尔方程式求它德压力,并与理想气体状态方程式求解结果作对比. 解:查表(6-1),得a=0.365292 ; b=0.04278 由范德瓦尔方程, 6-3 对应态原理与通用压缩因子 临界点与临界状态 临界点：在相图上，饱和液体线与干饱和蒸 汽线的汇合点。 临界状态：临界点所处的状态。见P178图6-2; 描述临界状态的参数：临界压力pcr,，临界温度Tcr，临界比体积vcr；可由表查出 一、对应态原理 实验显示，不同物质接近临界点时，其流体显示相似 的性质。若令 上式说明，虽然不同气体在相同压力和温度下的比体积不同，但只要它们的pr , Tr相同，则其vr也必定相等，此为对应态原理。 一般地，取Zcr=0.27，于是可绘制通用压缩因子图。 见P183-184图6-4?图6-6. 则理想对比体积为 亥姆霍兹函数和吉布斯函数 对于简单可压缩系统： 可逆过程中,有 于是得 而由焓基本关系式： 于是有 代之上式, 有 F为Helmholtz函数, 是一个状态函数 尽管上述方程式由可逆过程建立，但同样适用于不可逆过程，只是若过程不可逆， 不代表系统的传热量， 不代表系统的膨胀功。 * * Z是状态的函数，它从比体积的比值或从可压缩性的大小来描述实际气体对理想气体的偏离的。Z值可大于或小于1， Z值偏离1的大小反映了实际气体对理想气体的偏离程度。 修正 ②分子间相互作用 ①分子本身体积 内压力 写成 在范德瓦尔方程中，a, b为常数，其值可根据下式计算 和 其中 6-2-2 R—K—S方程（Redlicv-Kwong方程） 伯斯洛（Berthelot）方程 R-K方程（广泛使用的二常数方程） 考虑温度对比容的影响 其中 Pcr ，Tcr 临界点参数。 6-2-3 维里方程 由于维里方程的函数形式有很大的适应性，给实验数据的整理带来方便，可作为改进状态方程的出发点。 式中 A0，B0，a，b，c为与气体有关的常数，可查有关图表得到。贝蒂—布里奇曼方程计算复杂，但结果准确度高。例题Ｐ58 代入有关数据,求得 而由理想气体状态方程,可得 把上述参数代入范德瓦尔方程，得 上式不含与物质特性有关的常数，适用于任一负荷 范德瓦尔方程的物质。改写上式为 ； ； ； 二、通用压缩因子图 由压缩因子Z和临界压缩因子Zcr的定义，可得 根据对应态原理，上式可改写为 若取ZCR取定值，则可简化上式为 例6-2: 体积为 压力为 的1kg丙烷,实测温度为253.2℃ ,试用压缩因子图确定丙烷的温度. 解: 查表(6-1),得丙烷得临界参数为 于是 而 于是,由 pr=2.373 和 Vm’=0.478, 查图6-6, 得 所以,有 计算值与实测值得误差为 F—