02--热力学第一定律J讲解.ppt

什么是标准态？ 气体的标准态为： 温度为T、压力 时且具有理想气体性质的状态 液体的标准态为： 温度为T、压力 时的纯液体 固体的标准态为： 温度为T、压力 时的纯固体 标准态不规定温度，每个温度都有一个标准态。 一般298.15 K时的标准态数据有表可查。 * 热泵 化学热泵 利用化学物质的可逆变化作为热泵的工作物质，利用太阳能为室内供暖，而化学物质可重复利用。 * 太阳能加热 (1) 冷凝放热 (2) §2.10 Joule-Thomson效应 Joule-Thomson效应 Joule在1843年所做的气体自由膨胀实验是不够精确的，1852年Joule和Thomson 设计了新的实验，称为节流过程。 这个实验使人们对实际气体的U和H的性质有所了解，并且在获得低温和气体液化工业中有重要应用。 * 在一个圆形绝热筒的中部有一个多孔塞或小孔，使气体不能很快通过，并维持塞两边的压差。 下图是终态，左边气体被压缩通过小孔，向右边膨胀，气体的终态为： 上图是始态，左边气体的状态为： 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 膨胀区 多孔塞 节流过程 * 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 节流过程 * 开始，环境将一定量气体压缩时所做功(即以气体为系统得到的功)为： 节流过程是在绝热筒中进行的，Q = 0 ，所以： 气体通过小孔膨胀，对环境作功为： 节流过程的 * 在压缩和膨胀时，系统净功的变化应该是两个功的代数和。 即 节流过程是个等焓过程 移项 节流过程的 * 0 经节流膨胀后，气体温度降低。 是系统的强度性质。因为节流过程的 , 所以当： 0 经节流膨胀后，气体温度升高。 =0 经节流膨胀后，气体温度不变。 Joule-Thomson系数 称为Joule-Thomson系数，它表示经节流过程后，气体温度随压力的变化率。 * 转化温度(inversion temperature) 当 时的温度称为转化温度，这时气体经焦-汤实验后，温度不变。 在常温下，一般气体的 均为正值。 例如，空气的 ，即压力下降101.325 KPa时，气体温度下降0.4 K。 但 和 等气体在常温下 ，经节流过程，温度反而升高。 若要降低温度，可调节操作温度使其 * 等焓线(isenthalpic curve) 为了求 的值，必须作出等焓线，这要做若干个节流过程实验。 如此重复可得若干个点，将点连结就是等焓线。 实验1 左方气体为 ，经节流过程后终态为 ，在T-p图上标出1、2两点。 实验2 左方气体仍为 ，调节多孔塞或小孔大小，使终态的压力、温度为 ，这就是T-p图上的点3。 气体的等焓线 * 等焓线(isenthalpic curve) 图2.9 气体的等焓线 * 显然： 等焓线(isenthalpic curve) 在点3右侧 在点3处 。 在线上任意一点的切线 ,就是该温度压力下的 值。 在点3左侧 气体的等焓线 * 转化曲线(inversion curve) 在虚线以左 ，是致冷区，在这个区内可以把气体液化； 虚线以右 ，是致热区，气体通过节流过程温度反而升高。 选择不同的起始状态 ， 作若干条等焓线。 将各条等焓线的极大值相连，就得到一条虚线，将T-p图分成两个区域。 * 转化曲线 转化曲线(inversion curve) 图2.10 气体的转化曲线 * 转化曲线(inversion curve) 显然，工作物质(即筒内的气体)不同，转化曲线的T, p区间也不同。 例如 的转化曲线温度高，能液化的范围大。 而 和 则很难液化。 * 对定量气体 经过Joule-Thomson实验后， ，故： 值的正或负由两个括号项内的数值决定。 代入得： 决定 值的因素 * 实际气体 第一项大于零，因为 实际气体分子间有引力，在等温时，升