理想气体的热力性质教材课程.ppt

1 第三章 理想气体的热力性质 Properties of ideal gas 3-3 理想气体的比热容 3-4 理想气体的热力学能、焓和熵 2 3–3 理想气体的比热容 一、比热容(specific heat)定义和分类 定义： c与过程有关 c是温度的函数 分类： 按物量 质量热容（比热容）c J/(kg·K) (specific heat capacity per unit of mass) 体积热容 C J/（Nm3·K） (volumetric specific heat capacity) 摩尔热容 Cm J/（mol·K） (mole specific heat capacity) 注： Nm3为非法定表示法，标准表示法为“标准m3”。 3 按过程 质量定压热容（比定压热容） (constant pressure specific heat capacity per unit of mass) 质量定容热容（比定容热容） (constant volume specific heat capacity per unit of mass) 及 二、理想气体比定压热容，比定容热容和迈耶公式 1.比热容一般表达式 4 2. cV 定容过程 dv=0 若为理想气体 温度的函数 代入式（A）得 比热容的一般表达式 5 3. cp 据一般表达式 若为理想气体 cp是温度函数 6 4. cp- cV 迈耶公式（Mayer’s formula） 5. 讨论 1) cp与cV均为温度函数,但cp–cV恒为常数：Rg 7 2) (理想气体)cp恒大于cV 物理解释: 8 定容 0 定压 b与c温度相同，均为(T+1)K 而 10 2)取平均比热直线查表 1)利用真实比热容积分 3)取定值比热容 三、比热容的求解方法（或热量的求解方法） 对c作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法: 真实比热容积分 利用平均比热表 定值比热容 4)利用气体热力性质表 利用气体热力性质表计算热量 11 1.利用真实比热容(true specific heat capacity)积分 理想气体的比热不仅与过程有关，而且随温度变化。通常根据实验数据将其表示为温度的函数： 利用真实比热计算热量： 12 2.利用平均比热容表(mean specific heat capacity) T1, T2均为变量, 制表太繁复 13 而 由此可制作出平均比热容表 14 3. 定值比热容(invariable specific heat capacity) 据气体分子运动理论，可导出 多原子误差更大 15 单原子气体 i=3 双原子气体 i=5 多原子气体 i=6 16 4) 利用气体热力性质表计算热量 17 3–4 理想气体热力学能、焓和熵 1. 理想气体热力学能和焓仅是温度的函数 2) 一、理想气体的热力学能和焓 1)因理想气体分子间无作用力 18 0 0 19 若为任意工质 ? ? 对于理想气体一切同温限之间的过程Δu及Δh相同,且均可用 cV ΔT及cp ΔT计算; 对于实际气体Δu及Δh不仅与ΔT 有关,还与过程有关且只有定容过程Δu = cVΔT,定压过程Δh = cp ΔT。 2. 热力学能和焓零点的规定 可任取参考点,令其热力学能为零,但通常取 0 K。 20 二、理想气体的熵 (entropy) 1.定义 2.理想气体的比熵是状态参数 21 定比热 22 3.零点规定: 通常取温度为绝对0度下气体的熵为零 4.理想气体变比热熵差计算 令 则 制成表则 23 1kg空气从0.1MPa，100℃变化到0.5MPa，1000 ℃ 求：1）△h, △u 解：空气压力不太高，作理想气体处理 a)取定值比热容 例3-3 24 25 容器A初始时真空，充气，若充入空气h等于常数，求：充气后A内气体温度。 已知： 解：取A为控制容积 例3-4 26 0 因空气为理想气体，故其h和u 仅是温度函数 1）取0℃为基点 2）取0 K为基点 27 为什么？ 结论： 情况1）实际上有两个参考点，即 所以可任选参考温度，但一个问题中只能有一 个参考点。 28 例3-5 解：取容器为控制容积，先求初终态容积。 初态时 29 终态时 泄漏过程是不稳定流动放气过程，列出微元过程的能量守恒程： 加入系统的能量 30 据题意，容器无