1、 工程(gngchng)熱力學課件華北電力大學工程熱物理(wl)教研室制作2015年1月共五十九頁第三章 理想氣體(l xin q t)的性質 Propertiesofidealgas共五十九頁工程熱力學的研究(ynji)內容 1、能量(nngling)轉換的基本定律 2、工質的基本性質與熱力過程3、熱功轉換設備、工作原理4、化學熱力學基礎共五十九頁工程(gngchng)熱力學的兩大類工質 1、理想氣體(l xin q t)（ ideal gas） 可用簡單的式子描述 如汽車發動機和航空發動機以空氣為主的燃氣、空調中的濕空氣等2、實際氣體（ real gas） 不能用簡單的式子描述，真實工質

2、火力發電的水和水蒸氣、制冷空調中制冷工質等共五十九頁3-1 理想氣體(l xin q t)狀態方程 理想氣體(l xin q t)定義：凡遵循克拉貝龍(Clapeyron)方程的氣體四種形式的克拉貝龍方程：注意: Rm 與R 摩爾容積Vm狀態方程統一單位共五十九頁3-1 理想氣體(l xin q t)狀態方程 Pam3 kg氣體(qt)常數：J/(kgK)KR=MRg=8.3145J/(molK)共五十九頁摩爾(m r)容積Vm阿伏伽德羅假說(ji shu): 相同 p 和 T 下各理想氣體的摩爾容積Vm相同在標準狀況下Vm常用來表示數量共五十九頁 R與Rg的區別(qbi)R通用氣體常數(ch

3、ngsh) (與氣體種類無關) Rg氣體常數 (隨氣體種類變化)M-摩爾質量例如共五十九頁計算(j sun)時注意事項 1、絕對(judu)壓力2、溫度單位 K3、統一單位（最好均用國際單位）共五十九頁計算(j sun)時注意事項實例 V=1m3的容器有N2，溫度為20 ，壓力表讀數(dsh)1000mmHg，pb=1atm，求N2質量。1）2）3）4）共五十九頁1. 分子之間沒有(mi yu)作用力 2. 分子本身不占容積 但是(dnsh), 當實際氣體 p 很小, V 很大, T不太低時, 即處于遠離液態的稀薄狀態時, 可視為理想氣體。 理想氣體模型現實中沒有理想氣體共五十九頁 當實際氣體

4、 p 很小, V 很大, T不太低時, 即處于遠離液態(yti)的稀薄狀態時, 可視為理想氣體。 哪些氣體可當作(dn zu)理想氣體?T常溫，p 0 dS 0系統放熱時為負 Q 0 dS 04、用途：判斷熱量方向 計算可逆過程的傳熱量1、熵是狀態參數共五十九頁熵的定義(dngy): 可逆過程 理想氣體(l xin q t)理想氣體的熵pv = RT僅可逆適用？共五十九頁3-4 理想氣體(l xin q t)u、h和s的計算h、u 、s的計算(j sun)要用cv 和 cp共五十九頁適用于理想氣體任何(rnh)過程1. 2. cv 為真實(zhnsh)比熱3. cv 為平均比熱理想氣體 u的計

5、算4. 若為空氣，直接查 附表8共五十九頁適用于理想氣體(l xin q t)任何過程1. 2. cp 為真實(zhnsh)比熱3. cp 為平均比熱理想氣體 h的計算4. 若為空氣，直接查 附表8共五十九頁1、若定比熱(br)理想氣體(l xin q t)s的計算（1）適用于理想氣體任何過程共五十九頁理想氣體(l xin q t) s的計算（2）2、真實(zhnsh)比熱取基準溫度 T0若為空氣，查 附表8得共五十九頁例：自由(zyu)膨脹問題-熵增某種理想氣體(l xin q t)作自由膨脹，求：s12解：1）因容器剛性絕熱， 氣體作自由膨脹即T1=T20共五十九頁又因為(yn wi)是閉

6、口系，m不變，而V2=2V10上述兩種結論(jiln)哪一個對？為什么？為什么熵會增加？既然?共五十九頁結論(jiln)： 1）必須(bx)可逆2）熵是狀態參數，故用可逆方法推出的公式也 可用于不可逆過程。3）不可逆絕熱過程的熵變大于零。共五十九頁 3-5 理想氣體(l xin q t)體混合物考慮(kol)氣體混合物的基本原則：混合氣體的組分都處理想氣體狀態，則混合氣體也處理想氣體狀態；混合氣體可作為某種假想氣體，其質量和分子數與組分氣體質量之和及分子數之和相同；即有：即理想氣體混合物可作為Rg混和M混的“某種”理想氣體。 共五十九頁Daltons law of partial pressu

7、re分壓力(yl)定律p T Vp T Vp T Vp T V分壓力(yl)pi混合氣體的分壓力定律和分容積定律共五十九頁分壓力(yl)定律p T Vp T Vp T Vp T V分壓力(yl)pi共五十九頁壓力(yl)是分子對管壁的作用力 分壓定律(dngl)的物理意義 混合氣體對管壁的作用力是組元氣體單獨存在時的作用力之和理想氣體模型1. 分子之間沒有作用力 2. 分子本身不占容積 分壓力狀態是第i 種組元氣體的實際存在狀態共五十九頁分容積(rngj)定律p T Vp T Vp T Vp T V分容積(rngj)Vi容積成分摩爾成分共五十九頁 混合氣體成分(chng fn)2.體積(tj)

8、分數(volumefractionofamixture)3.摩爾分數(molefractionofamixture)1.質量分數(mass fraction of a mixture)共五十九頁 4.各成分(chng fn)之間的關系共五十九頁 共五十九頁6.利用(lyng)混合物成分求M混和Rg混a)已知質量(zhling)分數共五十九頁 b)已知摩爾(m r)分數共五十九頁例題：氧氣與氮氣(dn q)混合 剛性絕熱容器隔板( bn)兩側各儲有1kmol O2和N2。且VA=VB，TA=TB。抽去隔板，系統平衡后，求：熵變。共五十九頁解：取容器內全部氣體(qt)為系統且均為1kmol即00共

9、五十九頁混合(hnh)前：混合(hnh)后：共五十九頁0取混合前氣體狀態(zhungti)（pA1，TA）為參考狀態，則O2及N2終態的熵值即為從參考狀態到終態的熵變，所以共五十九頁第三章 小結(xioji)1、什么樣的氣體(qt)是理想氣體(qt)？2、理想氣體狀態方程的正確使用3、理想氣體比熱、內能、焓的的特點和計算4、理想氣體的比熱容5、理想氣體混合物共五十九頁討論題氣體吸熱后熵一定增加氣體吸熱后溫度一定升高氣體膨脹時一定對外做功什么情況可以把實際氣體當作理想氣體處理在T-S圖上，如何表示一個可逆過程的吸熱量(rling)，如何表示12點的熱力學能的變化量，焓的變化量，如果12是不可逆過程又如何？共五十九頁內容摘要工程熱力學課件。3、熱功轉換設備、工作原理。R=MRg=8.3145J/(molK)。R通用氣體常數 (與氣體種類無關)。3、統一單位（最好均用國際單位）。如汽車發動機和航空發動機以空氣為主的燃氣等。Cm=Mrc=22.414C。比熱容是過程量還是狀態量。U=U（T）。H=H（T）。情況2）正確 ，本書在計算理想氣體