热工基础A三(理想气体的热力性质及过程)西南交大载运.pptVIP

第三章 理想气体的热力性质及过程 第一节 理想气体及其状态方程式： 第二节 理想气体的比热(容) 第三节 理想气体的热力学能、焓和熵 一、混合气体的分压力和分体（容）积 三 混合气体的比热容、热力学能、焓和熵 第五节 理想气体的热力过程 实施热力过程的目的： 1、实现预期的能量转换（如各类发动机、喷管） 2、获得所需的热力状态（如压气机、换热器等） * 一、本章要点 理想气体的概念及状态方程式；理想气体各种比热容的概念；理想气体热力学能、焓、熵的计算；理想气体混合物的定义、成分表示、折合分子量（或折合摩尔质量）和气体常数的确定以及比热容、热力学能、焓和熵的计算；4种基本热力过程以及多变过程初终态间基本状态参数的关系，过程中与外界交换的功量、热量的计算以及各种过程在p-v图和T-s图上的表示。 二、学习目标 熟练掌握并灵活应用理想气体状态方程式；正确利用定值比热容和平均比热容计算过程的热量以及理想气体热力学能、焓、熵等参数的计算；掌握理想气体混合物的热力学计算；能正确对理想气体4种基本热力过程以及多变过程进行分析计算。 1. 方程式: Pv = RgT 式中 R＝8314.5 J/(kmol·k)，称通用气体常数。 Vm＝M·?，称kmol容积。 二、理想气体状态方程式 一、理想气体 1. 定义: 遵守克拉贝隆方程(即理想气体状态方程式)的气体. 2. 实用性: 常T,P下, 大多数气体 (如氢, 氧, 二氧化碳, 空气, 烟气等)误差不超过5﹪. J/kg·k，称气体常数。(N = m/M 千摩尔数) Rg只与气体性质有关，与状态无关. R则与二者都无关(通用) 2. 使用条件：理想气体、平衡状态。 3. 注意单位: P-Pa , T-K , V-m3 , R ,Rg -- J/(kmol.k) , J/(kg.k) 一、 比热的定义及单位 定义 : 热容量– 物质升高1K所需热量. 比热容量– 单位物质升高1K所需热量. 2. 单位： 质量比热 c： kJ/（kg·k） 容积比热 c?： kJ/（Nm3·k） 千摩尔比热 C： kJ/（kmol·k） 显然 C＝M·c＝22.4 c? 二、 定容比热和定压比热 1. 定义式 定义式: C是过程和 状态的函数 3. 理想气体cp、c?关系式 迈耶公式 1 1 - = - = k kR c k R c g p g v 2. 理想气体 cp、c? 4. 比热比(绝热指数): 令: 按定义: cP = δqP / dT = (dh - vdP)P / dT , ( ∵ dP = 0 ) ∴ dh= cP dT , △h = cP △T 按定义: cv = δqv / dT = (du + Pdv )v / dT, ( ∵ dv = 0 ) ∴ du = cv dT , △u = cv△T ∵ h = u + pv = CvT + RgT = CP T ∴ 三、 理想气体的真实比热和平均比热 真实比热 2. 平均比热 ∵ ∵ CP可查P27表2-3 Cv=Cp-Rg (=下图过程线下的面积) 四. 定值比热（比热近似值） 一般取 t＝25°C 时的比热值做为定值比热值。 用实验方法求得. 也可用根据分子运动论推导出的公式计算 (见P36中的表3.1). 五. 比较 ① 定比热 -- 定性分析和估算用 ② 平均比热 -- 精确、快捷的计算 ③ 真实比热 – 理论分析和数值计算用 一、热力学能的计算 二、焓的计算 结论：理想气体的u、h 　　　　均是温度的单值函数。 由 ( 或 u = cvT ) ( 或 h = cpT ) 三、 熵变的计算 又 du = cvdT, dh = cpdT p v = RgT 推导例: ds =（Cv dT+RgTdv /v)/T = Cv dT /T + Rg dv /v ∫ds = Cv lnT + Cv lnv 推导出 ds = cvdT/T+Rgdv/v