第3章理想气体1课件.ppt

饱和线、三相线和临界点 思考题 哪些气体可当作理想气体 *热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer 第三章 工质的热力性质和热力过程 热能和机械能之间的转化必须借助于某种物质； 不同的工质对能量转换有不同的影响； 空气、水蒸气、燃气、制冷剂等 为了实现能量转换，热力系统的状态必须发生连续的变化 工质的热力性质 热力过程 工质状态参数的变化规律 热量和功的计算 §3-1 概述 一、物质的集态（相） 固态、液态、气态； 相是指热力系统中物理性质和化学组成完全均匀的部分； 在一定条件下相与相之间可以互相转化，称为相变过程(或集态变化)。 二、p-v -T 热力学面 水的热力学面 两相区 单相区 气 液 固 p v T 六个区：三个单相区、三个两相区 液--气 固--气 固--液 p v T p v 四条线：三条饱和线、一条三相线 饱和气线 三相线 饱和液线 饱和固线 T 临界点 一个点：临界点 三、相图 p p T T 液 液 气 气 固 固 水 一般物质 三相点 三相点 临界点 临界点 流体 流体 升华线 升华线 凝固线 凝固线 汽化线 汽化线 3. 有没有 t 500 ℃的水？ 1. 溜冰冰刀 2. 北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相？ 4. 有没有-3 ℃的蒸气？ 四、工质 原则上，固、液、气三态物质都可以作为热能和机械能相互转换所凭借的物质； 但是，热能和机械能相互转换是通过工质的体积变化来实现的，而能迅速有效地实现体积变化的是气态物质； 这里所说的工质是气态物质； 理想气体 水蒸气 湿空气 §3-2 理想气体的热力性质和热力过程 一、理想气体及其状态方程 从微观上讲，凡符合下述假设的气体称为理想气体： 1、理想气体 气体分子是不占据体积的弹性质点； 气体分子相互之间没有任何作用力。 从宏观上讲，压力趋近于零，比体积趋近 于无穷大时的气体。 现实中没有理想气体 但是,当实际气体 p 很小,V 很大, T不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。 当实际气体 p 很小, V 很大, T不太低时, 即处于远离液态的稀薄状态时, 可视为理想气体。 T常温，p7MPa 的双原子分子 理想气体 O2, N2, Air, CO, H2 如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等 三原子分子（H2O, CO2)一般不能当作理想气体 特殊可以，如空调的湿空气，高温烟气的CO2 2. 理想气体状态方程式 又称克拉贝龙方程式。Rg为气体常数，单位为J/(kg·K)，其数值取决于气体的种类，与气体状态无关,可由附录A-2查取。 对质量为m 的理想气体， 物质的量：n ，单位： mol（摩尔）。 摩尔质量： M ，1 mol物质的质量，kg/mol。 物质的量与摩尔质量的关系： 1 kmol物质的质量数值与气体的相对分子质量的数值相同。 摩尔质量与气体的相对分子量之间的关系： 摩尔体积： Vm ，1 mol物质的体积， m3/mol。 令 ，则得 R 称为摩尔（通用）气体常数。 根据阿伏伽德罗定律，同温、同压下任何气体的摩尔体积Vm都相等，所以任何气体的摩尔气体常数R都等于常数，并且与气体所处的具体状态无关。 R=8.314 J/(mol·K) 气体常数Rg 与摩尔气体常数R的关系： 可得物质的量为 n 的理想气体的状态方程式 由式 4、例3－1 体积为0.03m3的钢瓶内装有氧气，其压力为0.7MPa、温度为20?C。由于使用，压力降至0.28MPa而温度不变。问使用了多少氧气？ 解（一）： 解（二）： 二、理想气体的比热容 1、比热容的定义 热容：工质温度升高1K（或1?C）所吸收的热量称为热容，用C 表示。 比热容： 摩尔热容： 单位：J/(kg·K) 单位：J/(mol·K) 2、比定容热容和比定压热容 比定容热容 ： 比定压热容 ： 3、理想气体比热容 理想气体： 迈耶尔公式： 变比热容 真实比热容： 平均比热容： 比热容表法： 直线关系： （附录A-3查系数） （附录A-4） （附录A-5） 定值比热容 三原子气体 双原子气体 单原子气体 （附录A-2） 4、例3－2 试计算每千克氧气从200?C定压吸热至380 ?C 和从380?C定压吸热至900 ?C 所吸收的热量？ 只要求定值比热容！ 解： 三、理想气体的热力学能、焓、熵 1、理想气体的热力学能和焓 2、理想气体的熵 3、例3－3 已知质量为20kg的氮气经冷却器后，其压力由0.0