[理学]4第三章理想气体的性质与过程.ppt

第三章 理想气体的性质与热力过程 工程热力学的两大类工质 3-1 理想气体状态方程式 2. 理想气体状态方程式 §3-1 理想气体状态方程 计算时注意事项 3-2 理想气体的热容、热力学能、焓和熵 比热容是过程量还是状态量? 2. 理想气体的比热容 3. 理想气体的热力学能，焓和熵 2) 理想气体的熵 3-3 理想混合气体 4．理想混合气体的平均摩尔质量和平均气体常数 5．理想混合气体的比热容 3-4 理想气体的热力过程 1．热力过程的研究目的与方法 研究热力学过程的依据 2．理想气体的基本热力过程 (3) 定温过程 （4）定熵过程 理想气体 s 的过程方程 3 理想气体热力过程的综合分析 理想气体 n w,wt ,q的计算 多变过程与基本过程的关系 理想气体基本过程的计算 理想气体 过程的p-v,T-s图 理想气体 过程的p-v,T-s图 理想气体 过程的p-v,T-s图 理想气体 过程的p-v,T-s图 理想气体基本过程的p-v,T-s图 u在p-v,T-s图上的变化趋势 h在p-v,T-s图上的变化趋势 w在p-v,T-s图上的变化趋势 wt在p-v,T-s图上的变化趋势 q在p-v,T-s图上的变化趋势 u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势 p-v,T-s图练习（1） p-v,T-s图练习（2） p-v,T-s图练习（3） 作图练习题（1） 作图练习题（2） 作图练习题（3） 第三章小结 s T v p p p v v T T s s s T v p u T = ?u0 ?u0 s T v p h T = ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 q0 T q0 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 q0 u,h↑(T↑) w↑(v↑) wt↑(p↓) q↑(s↑) q0 s T v p 压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？ s T v p 膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？ s T v p 膨胀、升温、吸热的过程，终态在哪个区域？ 3）体积分数 ：某组元分体积与混合气体总体积的比值称为该组元的体积分数。 组元i : （2）各成分间的关系 混合气体： 混合气体的成分表示法实际上只有两种：质量分数wi和摩尔分数xi ，二者之间的关系为 （1）理想混合气体的平均摩尔质量 （2）理想混合气体的平均气体常数 摩尔热容: 比热容: （3）依据：热力学第一定律表达式、理想气体状态方程式及可逆过程的特征关系式。 （1）目的： 了解外部条件对热能与机械能之间相互转换的影响，以便合理地安排热力过程，提高热能和机械能转换效率。 （2）任务：确定过程中工质状态参数的变化规律，分析过程中的能量转换关系。 2) 理想气体 3)可逆过程 1) 热一律 稳流 （4）分析方法： 采用抽象、概括的方法，将实际过程近似为具有简单规律的典型可逆过程，如可逆定容、定压、定温、绝热过程等。 （5）分析内容与步骤： 1）确定过程方程式，分析初、终状态参数之间的函数关系及热力学能和焓的变化； 2）在p-v图和T-s图上表示过程中状态参数的变化规律； 3）确定过程的功量（膨胀功和技术功）和热量。 （1）定容过程： 气体比体积保持不变的过程。 1) 定容过程方程式及初、终状态参数关系式 定容过程方程式： v = 常数 定容过程初、终态基本状态参数间的关系: 理想气体经历任何过程，热力学能和焓的变化都为： 2) 定容过程在p-v图和T-s图上的表示 定容过程在p-v图上为一条垂直于v 轴的直线。 对于定容过程, 如果比热容取定值，上式积分 可见，定容线在T-s图上为一指数函数曲线。 由于T与cV都不会是负值，所以定容过程在图上是一条斜率为正值的指数曲线。 其斜率为 3) 定容过程的功量和热量 因为dv = 0，所以膨胀功为零，即 技术功 热量 （2）定压过程 气体压力保持不变的过程。 1) 定压过程方程式及初、终状态参数关系式 定压过程方程式： p = 常数 定压过程初、终态基本状态参数间的关系: 2) 定压过程在 p-v 图和 T-s 图上的表示 定压过程在p-v图上为一条平行于v 轴的直线。 对于定压过程， 若比热容取为定值，将上式积分，可得 可见，定压过程线在T-s图上也是一指数函数曲线。 比较 其斜率为 3)