上海交大工程热力学(第四版)课件第3章气体和蒸气的性质.pptxVIP

气体和蒸气的性质探讨气体和蒸气的热力学性质,为后续的热量计算和相态分析奠定基础。包括理想气体状态方程、气体的能量平衡以及蒸气压曲线等内容。by

气体的状态方程状态描述气体的状态由温度、压力和体积三个参量决定,用状态方程来描述它们之间的关系。理想气体理想气体遵循理想气体状态方程,以研究和理解气体的基本性质。非理想气体实际气体由于分子间相互作用存在偏离理想气体状态,需要使用非理想气体状态方程。

理想气体状态方程理想气体状态方程是描述理想气体在特定温度和压力条件下的体积关系的公式。它表明理想气体的压力(P)、体积(V)、物质的量(n)和绝对温度(T)之间存在一定的线性关系。这个简单而实用的公式为科学研究和工程应用提供了基础。

非理想气体状态方程理想气体状态方程P=ρRT非理想气体状态方程P=ZρRT与理想气体状态方程相比,非理想气体状态方程考虑了分子间的相互作用和体积,通过压缩因子Z来修正。这种修正能更好地描述实际气体的行为,特别是在高压或低温条件下。

理想气体的基本性质1理想气体的定义理想气体是一种理想化的气体模型,具有简单且易于分析的性质。它假设气体分子之间没有相互作用,也没有体积。2理想气体的内能理想气体的内能只由温度决定,与体积和压力无关。这是一个简化的假设,便于进行热力学分析。3理想气体的比热容理想气体的定压比热容和定积比热容是恒定的,不会随温度和压力的变化而改变。这是一个理想化的假设。4理想气体能量方程理想气体的内能变化等于热量变化减去功。这个简单的关系式有利于分析热力学过程。

理想气体的定义分子间无相互作用理想气体的分子之间没有任何相互作用力，分子自由运动而不受其他分子的影响。密度均匀分布理想气体分子在容器内均匀分布，密度在任何位置都相同。完全弹性碰撞理想气体分子之间的碰撞是完全弹性的，不会损失任何动量和能量。

理想气体的内能5.5J平均内能每克分子理想气体的平均内能3.12J/g单位质量内能理想气体单位质量的内能1.38E-23J/K玻尔兹曼常数描述气体内能与温度关系的重要常数理想气体的内能只依赖于气体的温度,不依赖于其他状态参数。其单位质量内能和平均内能都可以用温度和玻尔兹曼常数表示。这是理想气体内能最基本的特点。

理想气体的定压比热容1.005常数理想气体的定压比热容Cp接近1.005kJ/(kg·K)0.721比值理想气体的定压比热容Cp与定积比热容Cv的比值约为1.40.284差值理想气体的定压比热容Cp和定积比热容Cv之差约为0.284kJ/(kg·K)理想气体的定压比热容Cp是指在恒压条件下，单位质量气体温度升高1开尔文所需吸收的热量。它是气体的一个重要热力学参数，常数接近1.005kJ/(kg·K)。

理想气体的定积比热容理想气体的定积比热容Cv是气体在恒容条件下吸收1摩尔热量而温度升高1K所需的热量。不同气体的Cv值不同,表格列出了几种常见气体的Cv值。

理想气体能量方程理想气体能量方程描述了理想气体在各个状态间的能量变化关系。它包括内能、热量和功的相互联系，为气体流动过程中能量的计算提供了基础。内能U热量Q功W气体的内部储存能量气体吸收或释放的热量气体做的功或受到的功U=m·cv·TQ=m·cv·ΔTW=p·ΔV根据第一定律，U+W=Q，即内能变化等于吸收或释放的热量。这为分析和计算理想气体的能量变化提供了重要工具。

3.3蒸气的性质蒸气的状态及定义蒸气指处于气态但温度低于临界温度的水或其他物质。在饱和状态下,蒸气存在与液体相平衡。蒸气可以是饱和或过热状态。饱和蒸气压饱和蒸气压是指与液体或固体处于平衡状态时的蒸气压力。它仅取决于温度,不受容器体积或气体量的影响。

蒸气的状态及定义蒸气状态蒸气是物质以气态形式存在的状态。它具有可压缩的特性,体积大且密度低。蒸气定义蒸气是指从液体或固体物质升腾而来的气体。它可以通过加热或减压来产生。相态转换液体在加热或减压作用下会转变为气态蒸气,这个过程称为蒸发或汽化。

饱和蒸气压饱和蒸气压是指在特定温度下,气体与其液态或固态形式共存时的压力。这是一个关键的热力学概念,描述了温度如何影响蒸汽的饱和程度。理解饱和蒸气压有助于预测和控制气体相变和蒸发过程。7.5kPa25°C水在25°C时的饱和蒸气压101.3kPa100°C水在100°C时的饱和蒸气压,等于标准大气压1.7kPa10°C水在10°C时的饱和蒸气压

达尔顿定律气体组成达尔顿定律描述了当一个容器中含有两种或多种不同种类的气体时,每种气体的压力与其组成比例成正比。气体压力容器中每种气体的部分压力等于该气体单独占据整个容积时的压力。总压力等于各种气体部分压力之和。气体分子不同气体分子之间不会相互作用,各自独立地遵循动力学规律,彼此不受影