1、工程熱力學氣體的熱力性質第1頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三本章基本要求1 掌握理想氣體狀態方程的各種表述形式， 并應用理想氣體狀態方程及理想氣體定值 比熱進行各種熱力計算 2掌握理想氣體平均比熱的概念和計算方法第2頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三本章重點 1 理想氣體的熱力性質 2 理想氣體狀態參數間的關系3 理想氣體比熱第3頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三5.1 理想氣體狀態方程一 理想氣體定義忽略氣體分子間相互作用力和分子本身體積影響,僅具有彈性質點的氣體，注意：當實際氣體p0 v的極限狀態時，氣體為理想氣體。二 理

2、想氣體狀態方程的導出 V：nKmol氣體容積m3； V：質量為mkg氣體所占的容積；P：絕對壓力Pa ；v：比容m3/kg； T：熱力學溫度K 狀態方程VM：摩爾容積m3/kmol； RM ：通用氣體常數，J/kmolK；第4頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三理想氣體狀態方程1、狀態方程式反映平衡狀態參數之間數量關系的方程，它只用于平衡狀態，不能用于過程計算。2、必須采用絕對溫度和絕對壓力，而不能有攝氏溫度和表壓力。3、各物理量的單位必須與通用氣體常數協調一致。第5頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三工程熱力學的兩大類工質 1、理想氣體（ ideal

3、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 火力發電的水和水蒸氣、制冷空調中制冷工質等第6頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三狀態方程的應用 1 求平衡態下的參數2 兩平衡狀態間參數的計算3 標準狀態與任意狀態或密度間的換算4 求氣體體積膨脹系數第7頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三 ：體積為V的真空罐出現微小漏氣。設漏氣前罐內壓力p為零，而漏入空氣的流率與（p0p）成正比，比例常數為，p0為大氣壓力。由于漏氣過程十分緩慢，可以認為罐內、外溫

4、度始終保持T0不變，試推導罐內壓力p的表達式。 例2：容器內盛有一定量的理想氣體，如果將氣體放出一部分后達到了新的平衡狀態，問放氣前、后兩個平衡狀態之間參數能否按狀態方程表示為下列形式： （a） （b）題解解：放氣前、后兩個平衡狀態之間參數能按方程式（a）形式描述，不能用方程式（b）描述，因為容器中所盛有一定量的理想氣體當將氣體放出一部分后，其前、后質量發生了變化根據 ， ，而 可證。解例1第8頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三例題1解:由題設條件已知 漏入空氣的流率: 罐內的狀態方程dV=0;dT=0 積分(P由0到p)得微分（2） （1） 或或第9頁，共22頁，202

5、2年，5月20日，4點23分，星期三計算時注意事項 1、絕對壓力2、溫度單位 K3、統一單位（最好均用國際單位）第10頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三Rm與R的區別Rm通用氣體常數 (與氣體種類無關) R氣體常數 (隨氣體種類變化)M-摩爾質量例如第11頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三 但是, 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。 哪些氣體可當作理想氣體T常溫，p7MPa的雙原子分子理想氣體O2, N2, Air, CO, H2如汽車發動機和航空發動機以空氣為主的燃氣等三原子分子（H2O

6、, CO2)一般不能當作理想氣體特殊，如空調的濕空氣，高溫煙氣的CO2 ，可以第12頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三5-2 理想氣體的比熱 計算內能, 焓, 熱量都要用到比熱定義: 比熱單位物量的物質升高1K或1oC所需的熱量c : 質量比熱容 Mc:摩爾比熱容 C: 容積比熱容 C=Mc=22.414C標準狀態第13頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三Ts(1)(2)1K比熱容是過程量還是狀態量?c1c2用的最多的某些特定過程的比熱容定容比熱容定壓比熱容第14頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三定容比熱容cv任意準靜態過程u是狀

7、態量，設 定容物理意義： v 時1kg工質升高1K內能的增加量第15頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三定壓比熱容cp任意準靜態過程h是狀態量，設 定壓物理意義： p 時1kg工質升高1K焓的增加量第16頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三cv和cp的說明1、 cv 和 cp ，過程已定, 可當作狀態量 。2、前面的推導沒有用到理想氣體性質，所以適用于任何氣體。3、梅耶公式： ，比熱比：第17頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三定值、真實、平均比熱 定值比熱：凡分子中原子數目相同因而其運動自由度也相同的氣體，它們的摩爾比熱值都相等，稱為定值比熱 真實比熱：相應于每一溫度下的比熱值稱為氣體的真實比熱。比熱與溫度的函數關系:第18頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三平均比熱容 表示兩溫度間隔內比熱容的積分平均值第19頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三理想氣體的熱力學能，焓和熵理想氣體的熱力學能和焓是溫度的單值函數第20頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三熵：已知(T,P )已知（T,V ）已知（P,V ）第21頁，共22頁，2022年，5月20日，4點23分，星期三 本章應注意的問題2考慮比熱隨溫度變化后，產生了多種計算理想氣體熱 力參數變化量的方法，要熟練地掌