工程热力学第二章lm浅析.ppt

第二章 气体的热力性质 理想气体与实际气体 理想气体比热容 混合气体的性质 实际气体状态方程 对比态定律与压缩因子图 实际气体状态方程 范德瓦尔方程 其它几种二常数实际气体状态方程 范德瓦尔方程 通过对理想气体的两个假设进行修正，得到描述实际气体性质的范德瓦尔方程 理想气体，忽略分子体积，分子自由运动空间为v 实际气体，考虑分子体积，分子自由运动空间为v－b 分子运动引起的动压力为 理想气体，忽略分子作用力，对气体压力无影响 实际气体，考虑分子作用力，气体压力减小 分子作用力导致压力减小量为 两个效应叠加，得到 实际气体状态与范德瓦尔方程 图2-4 t31.1℃时，1个实根，两个虚根，p→v t＝31.1℃，p＝pc时，3个相等实根，临界点 t31.1℃时，三个不同的实根，气态与液态相互过渡 实际气体实例——CO2 等温线 饱和液体线 干饱和蒸汽线 临界点 临界点的特点？ 临界参数 临界点的特性：临界点定温线的切线与x轴平行， 临界点是定温线的拐点 其它二常数实际气体状态方程 伯特洛方程 狄特里奇方程 瑞德里奇 对比态定律与压缩因子图 压缩因子z 对比参数与对比态定律 压缩因子图 压缩因子z的引入 实际气体状态方程 理想气体状态方程 复杂，不利于工程计算 简单，利于工程计算 用理想气体状态方程计算实际气体 不能直接利用，需修正 v=zvid pv=zRT z表示实际气体性质对理想气体的偏离程度，是状态函数。 对比参数与对比态方程 对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值 对比温度 对比压力 对比比容 对比参数均是无因次量，表明偏离其临界状态的程度。 双常数实际气体状态方程 可用临界参数表示该常数 对比态方程 对比态定律 对应状态：不同气体对比态参数各自相同 对比态定律：对比态参数中若有两个相等，则第三个必相等，物质处于对应状态 满足同一对比态方程 服从对比态定律 不同气体 热力学相似 同一形式的函数描述 压缩因子图 1. 压缩因子图上曲线的含义 2. 如何利用压缩因子图计算实际气体的性质 例题2-9 临界压缩因子 压缩因子图 例题1 带活塞的气缸中，水被缓慢加热 缓慢加热 准静态过程 火与水有温差 外不可逆 以水为系统 内可逆 以水＋活塞为系统 活塞与壁面无摩擦 内可逆 活塞与壁面有摩擦 内不可逆 例题2 加热A腔中气体，B被压缩，B中理想气体 1）以B中气体为系统 缓慢压缩 准静态 无摩擦 可逆 B中气体（理想气体，可逆，绝热） B得到的功 遵循 例题2 加热A腔中气体，B被压缩，B中理想气体 2）以A中气体为系统 缓慢加热 无摩擦 内可逆 3）以A腔为系统 4）以A＋B腔为系统 电功耗散为热 不可逆 电功耗散为热 不可逆 准静态 例题3 如图所示的气缸活塞系统，气缸内气体压力为p，曲柄连杆对活塞的作用力为F，活塞与气缸摩擦力为f，活塞的面积为A。讨论气缸内气体进行准静态过程和可逆过程的条件。 非准静态过程 准静态过程 可逆过程 例题4 有一橡胶气球，当其内部压力为0.1MPa时（与大气压相同）是自由状态，其容积为0.3m3。当气球受太阳照射而气体受热时，其容积膨胀一倍而压力上升到0.15MPa。设气球压力的增加和容积的增加成正比。试求：1.过程中气体作的功，2.用于克服气球弹力所作的功 代入初态终态参数 可逆过程，气体的膨胀功： 排斥大气功： 克服气球弹力作功： 例题5 已知二元理想混合气体各组分的气体常数分别为R1和R2，混合气体在温度T,压力p时的密度为ρ，试确定该混合气体的质量分数。 混合气体为理想气体 混合气体的折合气体常数 二元混合气体 解得： 作业 习题2-11，2-17，2-19，2-21 工程热力学Engineering Thermodynamics 北京航空航天大学 简单可压缩系统的能量转换与传递 可逆过程的膨胀功 可逆过程的热量 如何求出 膨胀功 和热量？ 第二章 理想气体的性质 热力学的研究内容 工质的热物理性质 能量品质评价 能源转换的量的规律 能量转换的方向与程度 实际的动力、制冷循环 工质的热力性质是工程热力学研究的主要内容之一 第二章 气体的热力性质 理想气体与实际气体 理想气体比热容 混合气体的性质 实际气体状态方程 对比态定律与压缩因子图 相关知识 理想气体 摩尔，摩尔体积，摩尔质量 阿伏加德罗常数 阿伏加德罗定律 理想气体与实际气体 理想气体（ideal gas）：经过科学抽象的假想气体模型 实际气体（real gas）：真实工质，热力状态不能用简单的方程描述。 假设条件 气体分子是弹性的、不占体积的质点 分子之间没有引力和斥力 为便于分析计算 完全意义的理想气体是不存在的 理想气体可以用简单的状态方程描述，遵循克拉贝龙方