理想气体的性质及状态方程和比热的计算方法.ppt

理想气体的性质及状态方程和比热的计算方法 本章基本要求 4掌握混合气体分压力、分容积的概念 本章重点 §2-1 理想气体状态方程 工程热力学的两大类工质 例题1 解:由题设条件已知 计算时注意事项 Rm与R的区别 哪些气体可当作理想气体 §2-2 理想气体的比热 比热容是过程量还是状态量? 定容比热容cv 定压比热容cp cv和cp的说明 2．3 混合气体的性质 有关定义 本章应注意的问题 * * 1 掌握理想气体状态方程的各种表述形式， 并应用理想气体状态方程及理想气体定值 比热进行各种热力计算 2掌握理想气体平均比热的概念和计算方法 3理解混合气体性质 1 理想气体的热力性质 2 理想气体状态参数间的关系 3 理想气体比热 一 理想气体定义 忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响,仅具有弹性质 点的气体，注意：当实际气体p→0 v→的极限状态时，气体为理想气体。 二 理想气体状态方程的导出 二 V：nKmol气体容积m3； V：质量为mkg气体所占的容积； P：绝对压力Pa ；v：比容m3/kg； T：热力学温度K 状态方程 VM：摩尔容积m3/kmol； RM ：通用气体常数，J/kmol·K； 1、理想气体（ ideal gas） 可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等 2、实际气体（ real gas） 不能用简单的式子描述，真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等 状态方程的应用 1 求平衡态下的参数 2 两平衡状态间参数的计算 3 标准状态与任意状态或密度间的换算 4 求气体体积膨胀系数 ：体积为V的真空罐出现微小漏气。设漏气前罐内压力p为零，而漏入空气的流率与（p0－p）成正比，比例常数为，p0为大气压力。由于漏气过程十分缓慢，可以认为罐内、外温度始终保持T0不变，试推导罐内压力p的表达式。 例2：容器内盛有一定量的理想气体，如果将气体放出一部分后达到了新的平衡状态，问放气前、后两个平衡状态之间参数能否按状态方程表示为下列形式： （a） （b） 题解 解：放气前、后两个平衡状态之间参数能按方程式（a）形式描述，不能用方程式（b）描述，因为容器中所盛有一定量的理想气体当将气体放出一部分后，其前、后质量发生了变化 根据 ， ，而 可证。 ? 解 例1 漏入空气的流率: 罐内的 状态方程 dV=0;dT=0 积分(P由0到p)得 微分 （2） （1） 或 或 1、绝对压力 2、温度单位 K 3、统一单位（最好均用国际单位） Rm——通用气体常数 (与气体种类无关) R——气体常数 (随气体种类变化) M-----摩尔质量 例如 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。 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，如空调的湿空气，高温烟气的CO2 ，可以 计算内能, 焓, 热量都要用到比热 定义: 比热 单位物量的物质升高1K或1oC所需的热量 c : 质量比热容 Mc:摩尔比热容 C’: 容积比热容 C=Mc=22.414C’ T s (1) (2) 1K c1 c2 用的最多的某些特定过程的比热容 定容比热容 定压比热容 任意准静态过程 u是状态量，设 定容 物理意义： v 时1kg工质升高1K内能的增加量 任意准静态过程 h是状态量，设 定压 物理意义： p 时1kg工质升高1K焓的增加量 1、 cv 和 cp ，过程已定, 可当作状态量 。 2、前面的推导没有用到理想气体性质，所以 适用于任何气体。 3、梅耶公式： ， ， 比热比： 定值、真实、平均比热 定值比热：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体，它们的摩尔比热值都相等，称为定值比热 真实比热：相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。 平均比热 比热与温度的函数关系: 混合气体的分压力