工程热力学 06章：实际气体性质.ppt

第六章实际气体的性质及热力学一般关系式;本章作业;目 录; 本章首先介绍实际气体状态方程式，然后讨论了简单可压缩物质系统的热力学一般关系式，建立热力学能函数、焓函数、熵函数和比热容的一般关系式，目的在于： ; 研究实际气体的性质在于寻求其各热力参数间的关 系，建立其状态方程。 ?? 对于理想气体 。但实际气体并非如此，尤其在高压低温下偏差更大。实际气体的这种偏离通常采用压缩因子或压缩系数 Z 表示： ??????????????????? ??????????????????? ????????????????? 式中， 为摩尔体积，单位是 。; 显然，实际气体的Z不等于1。Z值偏离1的大小，反映了实际气体对理想气体性质偏差的程度。Z是气体的种类和状态的函数。 ?? 产生这种偏离的原因是，理想气体微观模型中的假设与实际气体的微观表现不符。 ?? 实际气体只有在高温低压状态下，其性质和理想气体相近，实际气体能否作为理想气体处理，不仅与气体的种类，而且与气体所处状态有关。; 一、范德瓦尔方程 ???????? ???????????????????????????????????????????????? 式中：a与b是与气体种类有关的正常数，称为范德瓦尔 常数，根据实验数据确定； 常被称为内压力。 下图为依据测定的 p 和 ? ，由范德瓦尔方程导出的 CO2的等温线。 ;; 临界等温线在临界点处有一拐点，根据该点性质（也是驻点）和范德瓦尔方程式可导出：; 范德瓦尔方程除可用曲线拟合法确定外，还可由实测临界压力和临界温度计算。但方程用于临界区及其附近仍有较大误差。 范德瓦尔方程是半经验的状态方程，不够准确，但后人在此基础上提出了许多派生方程，有很大的实用价值。 ?? ?????? ????;§6-3 对应态原理与通用压缩因子图;?????? 用实际参数相对于临界参数的对比值可导出具有普遍意义的实际气体状态方程(即对比态方程），这样的对比参数叫做对比态参数，如对比压力 、对比温度 、对比比体积 等。范德瓦尔对比态方程为： ????????? ???????????????????????????????? ?? ??????????????????????????? ?????????? 实际气体的状态方程式有多种，相应的对比态方程也有各自形式。但对于能满足同一对比态方程的同类物质(热力学相似物质)，如果其对比参数pr、vr和Tr中有两个相同，则另外一个也相同，物质也就处于对应状态中，此 即对应(比)态原理(定律)， 。;经验表明，临界压缩因子相近的气体，可看作彼此热力学相似。对应态原理也可推广到一般的实际气体状态方程。它虽不很精确，但在缺乏详细资料的情况下，可以根据此原理借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其他流体的性质。有人认为：计算中若采用理想对比体积Vm’代替对比比体积vr，则能提高精度，并使方程可应用于低压区。 理想对比体积Vm’又称假设（或伪）对比体积（pseudo-reduced volume），指实际气体的摩尔体积Vm与对应的理想气体在临界状态时的摩尔体积Vm,i,cr之比，即为：;???????压缩因子 Z 反映了实际气体对理想气体性质的偏离，故可以借助它来确定实际气体的基本状态参数间关系。?但 Z 值不仅随气体种类而且随其状态 而异，故每种气体应有不同的 曲线。显然： 根据对应态原理，可知： 如Zcr为一与气体种类无关的定值，则 由此即可制成通用压缩因子图，见下页（Zcr＝0.27）。;;某一特定Tr斜率为零，此温度称为波义耳温度。在此温度下，当pr较小时，Z=1，可视为理想气体。;当温度超过回折温度时，定Tr 线斜率下降，但其仍为正值。;对通用压缩图的两点补充;通用压缩因子图的用法 ; 解：查表6-1得丙烷的临界参数为Tcr = 370 K pcr = 4.27 MPa，故　 　　 ; 理想对比体积 　　 ;上面例题的另一解题思路;§6-4 维里（Virial）方程 ;Rg;维里系数间的关系 ;维里系数的物理意义 ;截断型维里方程 ;其它经验性状态方程 ;;u的特征函数---;h的特征函数---;亥姆霍兹函数（Holmhotz Function） ;吉布斯函数（Gibbs Function）;;§6-6 Maxwell关系与热系数;热量是不是满足全微分条件？;常用的状态参数间的数学关系;常用的状态参数