热工学4第三章.ppt

第三章 理想气体的性质与热力过程 3-1 理想气体状态方程式 2. 理想气体状态方程式 3-2 理想气体的热容、热力学能、焓和熵 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 2．理想气体的基本热力过程 (3) 定温过程 （4）定熵过程 3. 多变过程 第三章小结 （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) 定压过程的功量和热量 膨胀功 技术功 热量 气体温度保持不变的过程。 1) 定温过程方程式及初、终状态参数关系式 定温过程方程式： T = 常数 pv= 常数 根据 pv= RgT ， 定温过程初、终态基本状态参数间的关系: 2) 定温过程在 p-v 图和 T-s 图上的表示 在 p-v 图上，定温过程线为一等边双曲线。 3) 定温过程的功量和热量 膨胀功: 技术功: 热量: 对于理想气体的定温过程， 根据热力学第一定律表达式， 热量也可以由熵的变化进行计算： 上式对实际气体或液体的定温过程同样适用。 气体与外界没有热量交换（q = 0）的过程称为绝热过程。 对于可逆绝热过程， 所以可逆绝热过程也称为定熵过程。 对于理想气体， 可得 令 于是 该式称为理想气体定熵过程的过程方程式。 ，? 称为比热容比，对于理想气体，一般用?表示，通常称为绝热指数，也称为定熵指数。 1)定熵过程方程式及初、终状态参数关系式 2)定熵过程在 p-v 图和 T-s 图上的表示 绝热过程初、终态基本状态参数间的关系: 根据 ，上式可变为 绝热线斜率 定温线斜率 3)定熵过程的功量和热量 膨胀功: 对于比热容为定值的理想气体， 上式适用于比热容为定值的理想气体的任何过程。 对于理想气体的可逆过程， 代入上式 技术功 上式适用于流动工质的可逆与不可逆绝热过程。 对于比热容为定值的理想气体， 对于理想气体的可逆过程， 代入上式 * * 理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，在自然界中并不存在。但是，在工程上的许多情况下，气体工质的性质接近于理想气体。因此，研究理想气体的性质具有重要的工程实用价值。本章重点讨论理想气体的性质、状态参数与热力过程的特点及计算方法。 1. 理想气体与实际气体 热机的工质通常采用气态物质：气体或蒸气。 气体：远离液态，不易液化。 蒸气：离液态较近，容易液化。 理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，它具有以下3个特征： （1）理想气体分子的体积忽略不计； （2）理想气体分子之间无作用力； （3）理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。 理想气体在自然界并不存在，但常温下，压力不超过 5 MPa的O2、N2、H2、CO等实际气体及其混合物都可以近似为理想气体。另外，大气或燃气中少量的分压力很低的水蒸气也可作为理想气体处理。 又称克拉贝龙方程式 。Rg为气体常数，单位为J/(kg·K)，其数