工程热力学第三章--2(lyc).ppt

上次课的内容回顾 深入理解理想气体的概念； 掌握理想气体的状态方程式； 求解理想气体的比热容； 一、热力学能和焓 由热力学第一定律解析式 对于理想气体，通常取0℃时的焓值为0。 对于理想气体的可逆过程，其热量交换还可依下式计算 二、状态参数－－熵及其计算 由热力学第一定律的第一解析式和第二解析式 于是可得 于是，可得 状态（T, p0）时的熵s0值为 1 mol 气体的熵变为： 例题解析: (b) 摩尔分数 * * 第三章 理想气体的性质 Properties of ideal gas 计算理想气体的热力学能、焓和熵； 计算理想气体混合物的热力学能、焓和熵。 本次课的学习内容 §3-4 理想气体的热力学能、焓和熵 理想气体热力学能和焓仅是温度的函数，即 图示为理想气体的等温线， 1-2为任意过程；1-2’为定容过程；1-2’’为定压过程； 因此，理想气体的等温线即等热力学能线、等焓线。 对于理想气体， （1）任何一个过程的热力学能变化量都和温度变化相同 的定容过程的热力学能变化量相等； （2）任何一个过程的焓变化量都和温度变化相同的定 压过程的焓变化量相等。 对于定容过程，膨胀功为零，热力学能变化量等于过程热量； 对于定压过程，技术功为零，焓变化量等于过程热量； 即， （3-28） （3-27） 定容过程 定压过程 由上面的分析可知，理想气体的温度t1变化到t2，不论经过何种过程，也无须考虑压力和比体积是否变化，其热力学能及焓的变化量都可按照以上两式来计算。 一般情况下， 和 的计算较复杂，习惯上 可取0℃为参考温度，把计算 转化为计算 和 。则 一般情况下，当Cp, Cv随温度变化不大时，?u和?h可根据下式，用定值比热来计算 若 Cp, Cv随温度变化较大时，?u和?h可采用真实比热来计算， (3-31) (3-32) 熵是描述热力系统混乱度的参数，与系统状态有关，是状态参数。 定义： 其中：?qrev为1kg 工质在微元可逆过程中与热源交换的热量； T为发生热交换时系统或工质的温度，ds为微元过程中1kg 工质的熵变，称为比熵变。 可得 对于理想气体，由于 (3-34) (3-35) 当按定值比热计算时，积分上 述两式后可得(温度变化不大或近似计算) 另外，由于 (3-34a) (3-35a) 状态方程式的微分形式 迈耶公式 (3-36) 积分后，有 (3-36a) 式（3-34）?（3-36）为计算理想气体熵变的一般关系式 计算理想气体的熵变的另一种方法： ，则任意状态 (T,P) 时的熵 s 值为： 选择基准状态p0=1atm, T0=0K，规定基准状态的熵为0， 即 于是，由（3-25）式 可得 归纳： 温度变化范围不大或近似计算时，可按定值热容来计算。 例题\第三章\A4111551.ppt 例题\第三章\A4111552.ppt 例题\第三章\A4111553.ppt §3-5 理想气体混合物 工质一般是由几种气体组成的混合物，混合气体的性质取决于混合气体中各组成气体之间的成份及其热力性质。 一、混合气体的成份表示法 混合气体的成份是指各组成的含量占总量的百分数。 常用的表示法有三：质量分数；摩尔分数；体积分数 (a) 质量分数. (c) 体积分数 以?i 表示混合气体的成份被较普遍采用。注意，这里所指的体积一般是折合到标准状态下的容积。 根据阿弗伽德罗定律，显然有 折合摩尔质量： 折合气体常数： 其中，n、Meq分别为混合气体的物质的量和折合摩尔质量。 ni、Mi分别为混合气体中第i种组份气体的物质的量和摩尔质量。 二、分压力定律和分体积定律 P=∑pi Gas 1 V, T + +……+ p1 Gas 2 V, T p2 Gas i V, T pi = Gas mixture V, T P=∑pi 混合气体的总压力等于各组成气体分压力之总和－－－－道尔顿分压定律 同时，理想气体混合物各组分的分压力等于其摩尔分数与总压力的乘积。 V=∑Vi Gas 1 p, T + +……+ V1 Gas 2 p, T V2 Gas i p, T Vi = Gas 1 p, T V1 Gas 2 p, T V2 Gas i p, T Vi Gas mixture p, T V=∑Vi 混合气体的总体积等于各组成气体分体积之总和－－－－亚美格分体积定律 三、 换算关系 体积分数等