工程热力学基本概念-气体状态方程式.ppt

热工学基础; 1.1 工质及其状态参数┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（5）; 1.4.2 混合气体的分容积和总容积┄┄┄┄┄┄┄（40）;【知识点】 工质及其状态参数，理想气体状态方程式，热力系统，混合气体。 【能力目标】 掌握：工质、状态、状态参数、混合气体等基本概念。 理解：热力系统的划分及其特征。 熟悉：理想气体与实际气体的区别。 应用：能应用相关概念和公式进行分析和计算。 ; 在绪论中我们列举的一些工程实例均涉及了利用某种工作物质（如水、湿空气、烟气、蒸汽等）来实现热能的输送或转移，最终达到热能利用的目的。这些可以用来携带、输送、转移热能或通过热力循环将热能转变为机械能（电能）的媒介物质或工作物质统称为工质。 工程实际中用到的工质（一般情况下均为流体）有气体状态，有液体状态，或者气液共存。为了安全有效地进行热能利用和传输，研究工质的热工性质，选择合适的工质，是非常必要的。 ; 工质是通过一系列的热力状态变化来完成热能转换和热能传递的。所谓热力状态，就是指工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况，而其状态及状态变化则是通过一些物理参数来描述或表示的。这些用来描述工质状态的物理量称为工质的状态参数。常用到的工质状态参数有温度、压强（压力）、比体积、内能、焓、熵等。其中温度、压强（压力）和比体积可以用仪器直接或间接地测出来，称为工质的基本状态参数；而其余的参数则是通过基本状态参数来推导、计算得到的，故称为导出状态参数。 ;事实上，热力系统的宏观状态与其宏观状态参数是一一对应的关系，即工质或热力系统的状态发生变化时，其状态参数也相应变化。对应于某个确定的热力状态，工质的各个状态参数也都有各自确定的数值。反过来，当我们测出某状态下工质的一组确切的状态参数时，其热力状态也就确定了。这就是说，工质的状态参数只是状态的函数（态函数），而不是过程函数，即与过程无关。工质由初状态1变化到终状态2时，任何状态参数的变化量只等于初、终状态下该状态参数的差值，而与过程或路径无关。若工质从某状态开始经一系列状态变化过程后又回到原状态（即经历了一个循环过程），则工质的各个状态参数的变化量为零。 ;1.1.2.1 温度 从宏观上讲，温度是用来描述物体冷热程度的参数，同时也反映自发过程中热能传递的方向：温度高的物体会自发地向温度低的物体传递热能。 从微观上讲，温度反映了物质内部分子平均平动动能的大小，也即物质分子运动的强烈程度。对于理想气体，宏观的温度与微观的热运动存在以下关系： ;（1） 温标 描述或量度物体温度高低的统一衡量标尺称为温标。温标具体规定了温度的基准点和温度间隔的冷热程度。 ① 热力学温标 热力学温标是国际单位制温度基本标准，也是我国法定计量温度标尺。按国际单位制（SI）规定：热力学温度用符号T表示，单位为开［尔文］，符号为K。热力学温标规定：纯水的三相点温度（即气相、液相、固相三相平衡时的温度）为基准点，规定为273.16 K，而每1 K的间隔则为水的三相点温度值的1/273.16。 ;② 摄氏温标 摄氏温标是我国广泛使用的另一个实用型法定温度标尺。温度符号为t,单位为摄氏度，符号为℃，摄氏温标每1℃的冷热程度与热力学温标的每1 K完全相同，它的定义式为 t=T-273.15 (1.2) 式中T——热力学温度，K； 273.15——一个标准大气压下纯水的冰点热力学温度值。 当t=0℃时，对应的热力学温度为T=273.15 K(冰点)。 当t=100℃时，对应的热力学温度为T=373.15 K(沸点)。 ;在工程中，采用下式换算已足够精确： T=273+t （1.2a） 另外，欧美国家习惯使用华氏温标，符号用tF表示，单位为华氏度，符号用○F表示，与摄氏温标的换算关系如下： t= (tF-32) (1.3);（2）常用测温仪器 ① 玻璃管温度计 如图1.1(a)所示，当被测物体温度不同时，玻璃管内的液体（如水银或酒精）将会因受热而膨胀，液面（刻度）上升；受冷则体积收缩，液面（刻度）下降。水银温度计温度测量范围为-30～700℃，而酒精温度计的测量范围为-100～75℃。 ;② 热电偶温度计 将两根不同的金属线的一端焊在一起，另一端与毫伏计（电压表）连接构成一个回路，如图1.1（b）所示。当焊接端温度变化时，则在闭合回路中有电动势产生，这种现象称为温差电效应。用于测温的原理：事先用温差电效应较明显的金属线（如铜康铜）在已知温差的情况下标定温度差与电势差的关系后，就可以用此装