[医药卫生]第二章 气体的热力性质.ppt

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[医药卫生]第二章 气体的热力性质

第二章 气体的热力性质 2-1 理想气体与实际气体 理想气体指分子间没有相互作用力、分子是不具有体积的弹性质点的假想气体 实际气体是真实气体,在工程使用范围内离液态较近,分子间作用力及分子本身体积不可忽略,热力性质复杂,工程计算主要靠图表 理想气体是实际气体p?0的极限情况。 提出理想气体概念的意义 简化了物理模型,不仅可以定性分析气体某些热现象,而且可定量导出状态参数间存在的简单函数关系 在常温、常压下H2、O2、N2、CO2、CO、He及空气、燃气、烟气等均可作为理想气体处理,误差不超过百分之几。因此理想气体的提出具有重要的实用意义。 二、 理想气体状态方程 理想气体的状态方程式 例3-2 刚性容器中原先有压力为p1、温度为T1的一定质量的某种气体,已知其气体常数为R。后来加入了3kg的同种气体,压力变为p2、温度仍为T1。试确定容器的体积和原先的气体质量m1。 3-2 理想气体比热容 1kg物质温度升高1K所需的热量称为比热容: 比热容的分类 1mol 物质的热容称为摩尔热容 MC ,单位:J/(mol?K) 标准状态下1 m3 物质的热容称为体积热容 C′,单位: J/(m3?K) 比热容、摩尔热容及体积热容三者之间的关系:   C0.0224=Mc=0.0224 C′ 定压比热容:可逆定压过程的比热容 定压比热容与定容比热容的关系 三、定值比热容、真实比热容与平均比热容 2、平均比热容 二、混合气体的分体积和阿密盖特 分容积定律 五、分压力的确定 例:混合气体的质量成分为空气g1=95%,燃气g2=5%。已知空气的气体常数R1=287J/(kg .k)。试求混合气体的气体常数、容积成分和标准状态下的密度。 解: 2-4实际气体状态方程 范德瓦尔方程: 例题2-9:试利用通用压缩因子图计算CH4在p=9.279MP和T=286.1K下的千摩尔容积,并与实测值V=0.211m3/kmol作比较。 解:由表2-5查处CH4的pc=4.64091MPa,Tc=190.7K. 对比参数: 六、混合气体的比热容 一、范德瓦尔方程(1873年) 范德瓦尔考虑到两点: 1.气体分子有一定的体积,所以分子可自由活动的空间为(v-b) 2.气体分子间的引力作用,气体对容器壁面所施加的压力要比理想气体的小,用内压修正压力项。 问题:在p-V图中,范德瓦尔方程的等温曲线是什么形状?与理想气体等温曲线有什么差异? (范德瓦尔方程理论曲线) 。 v p F F T c T2 G c A B D M N H v p T 1 T2 T 3 (理想气体等温曲线) 2-5 对应态定律与压缩因子图 一、对应态原理 对多种流体的实验数据分析显示,接近各自的临界点时所有流体都显示出相似的性质,这说明各种流体在对应状态下有相同的对比性质,即: 如范德瓦尔方程可改写为: 范德瓦尔方程为: (a) (c) (b) 将 代入(a),得: 将 代 入(c),即可得。 (d) 二、通用压缩因子图 由通用压缩因子图2-5查的:z=0.84 所以 与实测值比较 * 教学目标: 使学生能结合工程实际,熟练应用理想气体状态方程,解决工程实际问题。 知识点:理想气体(包括理想气体混合物)概念;理想气体状态方程;理想气体比热;混合气体性质,状态参数计算。 重 点:理想气体状态方程的各种表述形式,利用状态方程及公式进行热力计算,理想气体比热的物理意义以及该参数在工程中的应用特点。 难 点:理想气体状态方程在工程中的应用范围、特点,理想气体比热的计算公式。 一、理想气体与实际气体 定义:热力学中,把完全符合 及热力学能仅为温度的函数 的气体,称为理想气体;否则称为实际气体。 理想气体:氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、空气、燃气、烟气……(在通常使用的温度、压力下) 实际气体:氨、氟里昂、蒸汽动力装置中的水蒸气…… R为气体常数(单位J/kg·K),与气体所处的状态无关,随气体的种类不同而异。   理想气体在任一平衡状态时p、v、T之间关系的方程式即理想气体状态方程式,或称克拉贝龙(Clapeyron)方程。 通用气体常数 (也叫摩尔气体常数)R0 通用气体常数不仅与气体状态无关,与气体的种类也无关   气体常数之所以随气体种类不同而不同,是因为在同温、同压下,不同气体的比容是不同的。如果单位物量不用质量而用摩尔,则由阿伏伽德罗定律可知,在同温、同压下不同气体的摩尔体积是相同的,因此得到通用气体常数 R 0表示的状态方程式:  气体常数与通用气体常数的关系: M 为气体的摩尔质量 V:nKmol气体容积m3;

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