[工学]热工基础 第3讲.ppt

§1—6 完全气体与实际气体 一、实际气体 日常所见到的气体就是实际气体。 二、完全气体 气体分子设想只有质量而没有体积，分子间完全没有作用力的气体，叫做完全气体。 航空发动机所用的工质——空气和燃气，一般在压力不太大，温度不太低的条件下工作，基本上符合完全气体的两个假定，所以可把空气和燃气当作完全气体。 §1——7 完全气体状态方程式  通用气体常数 一、完全气体状态方程式 根据气体分子运动的基本方程来推导完全气体状态方程式。 式中 n—分子浓度，即单位容积的分子数，若容积V内的分子数为N，则 令 ，即1kg气体的分子数， 故 ，又由于 ，得 则 对于给定的气体， 为一定值，而 是比例系数，所以上式的右边乃是一个常数。由此可见。此常数不随气体状态而变化，而只决定于气体的性质。现在称此常数为气体常数，以符号R表示之，即 由于是1kg气体的分子数，所以这时的R就叫做1千克气体的气体常数。得 或 或 这就是完全气体的状态方程式或特性方程式，它是对1千克气体而言。 根据状态方程式可以由任意状态的两个已知参数去计算第三个参数。对于mkg气体，则完全气体的状态方程式为 或 在SI制中，压力单位为帕(Pa)，即牛顿每平方米，比容的单位为立方米每千克，绝对温度的单位为(k)，因此，可得出气体常数的单位是 其中牛顿米( )是功的单位，又叫做焦耳，以符号J表示之。 在工程制中，压力的单位为千克／每平方米( )，比容的单位为立方米每（ ），绝对温度的单位为开(K)，故气体常数的单位为千克米每千克开尔文，即  完全气体的状态方程式也可以用微分形式表示： 或 上式说明了完全气体的状态参数相对变化之间的关系式。 例 在标准状态下(压力为latm，温度为0℃时的状态)，测出空气的密度为1.293 ，求空气的气体常数。 空气是氧、氮等气体的混合物，它具有单一气体的性质，也是符合完全气体状态方程的。 解 因为气体常数R与气体所处的状态无关，所以可以用任意状态下的参数求气体常数R的数值。根据题意，空气在标准状态下的参数 = 1.01325bar = 101325Pa =273.15K 例 容积为20L的空气瓶，压力表上指压力为55bar，温度为20°C，求气瓶的空气质量。如果在起动发动机时，用去了2／5(按质量计)，而其温度不变，则瓶中的空气绝对压力为多少? 解 已知 P≈55+1=56bar=56×10 Pa T ≈273十20=293K 二、阿佛加德罗定律 阿佛加德罗定律表述为：在同温同压下，同体积的各种完全气体具有相同的分子数。 因为 那么，对于两种不同的气体a和b有 当 、 、 时，由上述两式 即可得 可以推知：在同温同压下，同容积的各种气体的质量之比，等于其分子量之比。由于气体的质量与分子数和分子量的乘积成正比，所以 式中 和 是两种不同气体a和b的分子量。 因为 ，所以气体的质量之比也可写成 比较上述两式，得 或 说明在同温同压下，各种完全气体的摩尔体积相等。 1摩尔补充说明:摩尔是物质的量的单位。热力学中把气体中所包含的分子数与0.012kg碳—12的原子数目相等时气体的量，叫做1摩尔。当物质的克数等于该物质的分子量时，就叫做1摩尔。例如，氧气的分子量是32，那么32g的氧气便是lmol的氧，64g的氧气便是