理想气体的热力质.ppt

第二章 理想气体的热力性质,本章基本要求,掌握混合气体分压力、分容积的概念,掌握理想气体状态方程的各种表述形式， 应用理想 气体状态方程及理想气体定值比热容进行各种热力计算,掌握理想气体平均比热容的概念和计算方法,理解混合气体性质,2.1 理想气体状态方程,1、理想气体定义,忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响,仅具有弹性质点的气体。,当实际气体 p 很小, v很大 , 即处于远离液态的稀薄状态时, 可视为理想气体。,2、哪些气体可当作理想气体?,T常温，p7MPa 的双原子分子,理想气体,O2, N2, Air, CO, H2,如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等可以认为 是理想气体。,三原子分子（H2O, CO2)一般不能当作理想气体,特殊，如空调的湿空气，高温烟气的CO2 ，理想气体,3、理想气体状态方程,V：nkmol气体容积m3；,V：质量为mkg气体所占的容积,P：绝对压力Pa ；v：比容m3/kg； T：热力学温度K,状态方程,VM =Mv,摩尔容积m3/kmol； R0 ：通用气体常数，J/kmolK；,4、工程热力学的两大类工质,理想气体（ ideal gas）,可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等,实际气体（ real gas）,不能用简单的式子描述 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质，如氟利昂等。,5、状态方程的应用,求平衡态下的参数,两平衡状态间参数的计算,标准状态与任意状态间的换算,P22:例2-3：,压气机,储气箱,压气,压气机每分钟吸入气体：,储气箱初时：,求：？分钟后，储气箱内,储气箱中最终有气体质量m3 :,储气箱中原有气体质量m2 :,每分钟送入储气箱的质量为m1：,解题思路：,(kg),(kg),(kg/min),计算时注意事项:,(1)绝对压力,(2)温度单位 K,(3)统一单位（最好均用国际单位）,(4)R0与R的区别,R0通用气体常数 (与气体种类无关),R气体常数 (随气体种类变化),M-摩尔质量,例如,2.2 理想气体的比热容,计算热力学能, 焓, 熵，热量都要用到比热容,1、比热容定义:,单位物量的物质升高1K或1oC所需的热量,c : 质量比热容,Mc:摩尔比热容,c: 容积比热容,T,s,(1),(2),1K,2、比热容是过程量还是状态量?,c1,c2,用的最多的某些特定过程的比热容,定容比热容,定压比热容,3、定容比热容cv,任意可逆过程,u是状态量，设,定容,物理意义： v 时1kg工质升高1K内能的增加量,4、定压比热容cp,任意可逆过程,h是状态量，设,定压,物理意义： p 时1kg工质升高1K焓的增加量,5、cv和cp的说明,（3）比热容比,(1)cpcv。,(2)梅耶公式：,从能量守恒的观点分析：气体定容加热时，吸热量全部转变为分子的动能使温度升高， 而定压加热时，容积增大，吸热量中有一部分转变为机械能而对外作出膨胀功，所以同样温度升高1K所需的热量大。,梅耶公式推导过程：,6、各种比热容的表示方法小结：,7、定值、真实、平均比热容,（1）定值比热容：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体，它们的摩尔比热值容都相等，称为定值比热容。,（见教材P24页：表2-2 ）,（2）真实比热容：相应于每一温度下的比热容值。,比热容与温度的函数关系:,（系数见教材P25页：表2-3 ）,平均比热容,填空题：,解：,例题2-4 ：烟气在锅炉的烟道中温度从900降低到200 ，然后从烟囱中排出。求每标准立方米烟气所放出的热量（这些热量被锅炉中的水和水蒸气所吸收）。比热容取值按以下三种情况：定值比热容；真实比热容；平均比热容。烟气的成分接近空气，而且压力变化很小，可将空气当作定压放热计算。,解(1):,(2)按真实比热容计算，查表2-3,(3)按平均比热容计算，查表2-4,1标准立方米烟气放出的热量,2.3 混合气体的性质,1、混合气体的分压力 :,维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力,2、道尔顿分压定律 :,分压力的确定:,维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体 所具有的容积。,4、阿密盖特分容积定律：,混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和。 即：,3、混合气体的分容积：,质量成分定义式：,容积成分定义式：,摩尔成分定义式：,某组元气体的质量,混合气体总质量,某组元气体的容积,混合气体总容积,组元气体的摩尔数,混合气体总摩尔数,5、混合气体的成分表示方法,6、混合气体的各组成成分之间的换算,（1）容积成分与摩尔成分相等,（2）质量成分与容积成分（或摩尔成分）的换算,7、混合气体的折合分子量与气体常数,（1）折合分子量,（2）折合气体常数,7、混合气体的比热容,因为：,8、混合气体的热力学能、焓和熵,P32:例2-5,P33:例2-6,本章作业： P40-41:2-2，2-3，2-8， 2-14