工程热力学本校课件第六章.pptx

1 第六章实际气体的性质及热力学一般关系式 哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院 2 本章主要内容 实际气体的概念 压缩因子的概念 理想气体状态方程用于实际气体的偏差 实际气体状态方程 通用压缩因子图 热力学一般关系式 3 实际气体及对实际气体的研究方法 关于实际气体 理想气体是实际气体在一定条件下的极限状态。 条件： 研究目的：状态参数的关系；u;h;s等的计算。 研究方法 理论分析法：对理想气体状态方程的修正 优点：物理意义清楚，有普遍意义。 不足：精确度低。 实验研究法：以实验数据为依据而得到 优点：结果精确，有实用价值。 不足：通用性差，实验繁琐。 4 6.1理想气体状态方程用于实际气体的偏差 对于理想气体 对于实际气体 一般不等于1，该比值称为压缩因子。 一、压缩因子的物理意义 条件：相同压力和温度下 P（1.013×105Pa） 5 相同T,p下理想气体比体积 表明实际气体难于压缩 压缩因子Z反映实际气体压缩性的大小 表明实际气体易于压缩 6.1理想气体状态方程用于实际气体的偏差 6 实际气体分子间存在相互作用力 低压时，引力起主导作用，易于压缩；高压时，排斥力起主导作用，难于压缩。 实际气体分子本身占有一定体积 自由空间减少，不利于压缩 6.1理想气体状态方程用于实际气体的偏差 二、产生偏差的原因 对理想气体的两点假设 7 压缩性大小的原因 可压缩性大 关键看何为主要因素 可压缩性小 H2 CH4 ideal gas O2 取决于气体种类和状态 1 结论： （1）理气体状态方程用于实际气 体，会产生不同程度的偏差。 （2）实际气体能否作为理气体， 取决于气体种类和状态。 8 6.2范德瓦尔方程和R-K方程 针对理想气体和实际气体的差别，考虑到实际气体分子本身体积和分子之间的引力的影响，修正理想气体状态方程而得。“范方程”提出最早，影响最大。 或 a、b为范德瓦尔常数，与气体种类有关。P206（表6-1） 由于分子间作用力，使P减小 由于分子本身体积，使分子活动空间减小 范方程优点：用来描述实际气体有一定进步。范方程不足：对于易液化的气体偏差较大。 经验性状态方程 几百种状态方程 9 范德瓦尔状态方程定性分析 在（p,T）下，Vm有三个根 一个实根，两个虚根 范德瓦尔方程可写成： 三个不等实根 三个相等实根 10 范德瓦尔方程 临界点 Co2p-v-t实验曲线 11 CO2p-v-T关系测定实验 co2实验曲线 12 实际气体的p-v图 临界点C：三个相等实根 一个实根，两个虚根 三个不等实根（其中一个无意义） 13 范德瓦尔方程的临界点参数 临界点（C点) 压缩因子 或 14 表6-1 临界参数及a、b值 物 质 空气 一氧化碳 正丁烷 氟利昂12 甲烷 氮 乙烷 丙烷 二氧化硫 132.5 133 425.2 384.7 191.1 126.2 305.5 370 430.7 3.77 3.50 3.80 4.01 4.64 3.39 4.88 4.26 7.88 0.088 3 0.093 0 0.254 7 0.217 9 0.099 3 0.089 9 0.148 0 0.199 8 0.121 7 0.302 0.294 0.274 0.273 0.290 0.291 0.284 0.277 0.268 0.135 8 0.146 3 1.380 1.078 0.228 5 0.136 1 0.557 5 0.931 5 0.683 7 0.036 4 0.039 4 0.119 6 0.099 8 0.042 7 0.038 5 0.065 0 0.090 0 0.056 8 实验得到 多数物质 定量计算不准确 15 实际气体的其他状态方程 R-K方程 维里状态方程 物理意义： B-B方程 马丁-侯方程 …… 不断会有新的方程提出 范德瓦尔方程 第二维里系数 分子间无作用力 两分子间的作用力影响 作用递减 理论上维里方程适合于任何工质，级数越多，精度越高，系数由实验数据拟合。 需要多少精度，就从某处截断。 截断维里方程 16 6.3对应态原理与通用压缩因子图 一、对应态原理 引入对比状态参数 —状态参数与相应的临界参数的比值。如 能否有一种适应所有气体的Z-P图？？？ 该气体实际状态偏离临界状态的程度。 不同的气体，若对比参数相同，认为所处的热力状态是相对应。 由上式可看出： cr代表临界 17 凡是几种气体同时满足同一对应态方程时，三个基本对比参数中，只要有两个相同，第三个对比参数也相等---对应态原理 6.3对应态原理与通用压缩