《工程热力学》第三章-工质的热力性质.ppt

3气体与蒸气的热力性质 工质的热力性质 3 1理想气体及其状态方程 一 理想气体 气体分子是完全弹性的 不占据体积的质点 分子之间不存在相互作用力 实际气体均不是理想气体 但p较低 v很大 T不太低时 即处于远离液态的稀薄状态时 可视为理想气体 理想气体遵循克拉贝龙 Clapeyron 方程 二 理想气体状态方程 克拉贝龙方程 Rm 通用气体常数 R 气体常数 与气体种类无关 与气体种类有关 M是气体的分子量 常见气体R的值见P223附表3 1kmol气体 Vm 摩尔容积 阿伏伽德罗假说 相同压力p和温度T下各理想气体的摩尔容积Vm相同 在标准状况下 注意 状态方程中单位要统一 p为绝对压力 kPa T为热力学温度 K N为kmol 例1 体积为0 0283m3的瓶内装有氧气 压力为6 865 105Pa 温度为294K 发生泄漏后 压力降至4 901 105Pa才被发 而温度未变 问至发现为止 共漏去多少kg氧气 例2 某电厂有三台锅炉合用一个烟囱 每台锅炉每秒产生烟气73m3 已折算成标准状态下的体积 烟囱出口处的烟气温度为100 压力近似为101 33kPa 烟气流速为30m s 求烟囱的出口直径 例3 在直径为d 40cm的活塞上放置mb 3000kg的重物 气缸内盛有温度为T1 18 质量为m 2 12kg的空气 对汽缸加热后 气体容积增加到原来的2倍 设大气压力为pb 0 1MPa 求空气的初态比体积 终态比体积 终态压力和终态温度 空气按理想气体计算 且其气体常数R 0 287kJ kg K 3 2热容 内能和焓 计算内能 焓 热量都要用到热容 定义 热容 物质的温度升高1K或1 所需的热量称为热容 热容单位 J K kJ K 3 2 1热容和比热容 定义 比热容 单位物量的物质升高1K或1 所需的热量 c 质量比热容 Cm 千摩尔比热容 c 容积比热容 Cm M c 22 414c 3 2 2比定容热容和比定压热容 由于热量q是过程量 比热容c也与过程有关 在热力学中 用的最多的是某些特定过程的比热容 比定压热容cp 比定容热容cv 可逆过程 有 u h是状态量 设 定容过程 dv 0 则 所以 同理 定压过程 dp 0 所以 cv和cp的说明 1 u h都是状态参数 cv和cp也是状态参数 2 前面的推导没有用到理想气体性质 则 3 h u s的计算要用cv和cp 适用于任何气体 3 2 3内能和焓 定容过程 定压过程 上述各式都是从定义出发的 适用于一切工质 3 3理想气体的内能 焓和比热容 3 3 1理想气体内能和焓的特性 气体内能包括内动能 只与温度有关 和内位能 只与比体积有关 则 理想气体分子间无相互作用力 不存在内位能 因此理想气体内能只与温度有关 即 则 所以 根据焓的定义 则焓也是温度的单值函数 即 所以 和对实际气体只适用于定容 定压过程 对理想气体适用于任何过程 对于理想气体 内能和焓是只与温度有关的状态参数 只要温度一定 不管其它状态参数如何 内能和焓就确定了 尽管状态不同 3 3 2理想气体的比热容 一般工质 理想气体 迈耶公式 所以 相应 所以 cp cv R k只有两个是独立的 令绝热指数 比热容比 则 理想气体比热容与温度的关系 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数 则比定压热容和比定容热容也只是温度的单值函数 式中为只与气体种类有关的常数 常见气体的这些常数列于223页的附表2 理想气体内能和焓的 变化 计算 按比定值热容计算 即c const 理想气体 则 注意 温度不高 温度变化范围小 精度要求不高时应用 常采用298K 25 时的实验数据作为比定值热容 则 按比热容经验公式积分计算 利用平均比热容表计算 令称为0 t 之间的平均比定压热容 则 常见气体的平均比定压热容 平均比定容热容见224 225页的附表4和5 同理 若已知 而 则用插入法 利用气体热力性质表中的h u计算 若已知气体在各温度下的内能和焓值 即可方便地算出 u h 几种常见气体的u h值见226 235页的附表6 12 例4 在燃气轮机装置中 用从燃气轮机中排出的乏气对空气进行加热 加热在空气回热器中进行 然后将加热后的空气送入燃烧室进行燃烧 若空气在回热器中 从127 定压加热到327 试按下列比热容值计算对每kg空气所加入的热量 1 按真实比热容计算 经验公式 2 按平均比热容表计算 3 按定值比热容计算 4 按空气的热力性质计算 真实比热容 平均比热容表及气体热力性质表是表述比热容随温度变化的曲线关系 平均比热容表和气体热力性质表都是根据比热容的精确数值编制的 因此可以求得最可靠的结果 按真实比热容计算的结果 相对误差在1 左右 定值比热容是近似计算 误差较大 但由于其计算简便 在计算精度要求不高 或气体温度不太高且变化范围不大时 比热容均按定值比热容处理 3 4理想气体的熵 可逆过程熵的定义 又理想气体 pv RT的微分形式 则 利用气体性质表 按比定值热容计算 即cv cp为常数 以第二个式子为例 取基准温度T0 则 几种常见气体的值见226 235页的附表6 12 例5 已知某理想气体的比定容热容cv a bT 其中a b为常数 T为绝对温度 试导出其内能 焓 熵的计算式 3 5理想气体混合物 混合气体 多种单一气体组成的混合态气体 它们之间处于无化学反应的稳定态 如空气 组分 组成混合气体的各单一气体 如空气中的氮气 理想气体混合物 各组分均为理想气体 3 5 1理想气体混合物的成分 各组分在混合气体中所占的数量比率称为混合气体的成分 按照所用单位的不同 有质量成分 摩尔成分 容积成分三种表示方法 质量成分 质量分数 xi质量守恒定律 混合气体的总质量等于各组分质量之和 即 第i种组分的质量mi与总质量m的比值称为该组分的质量成分xi 即 摩尔成分 摩尔分数 yi 第i种组分的摩尔数Ni与总摩尔数N的比值称为该组分的摩尔成分yi 即 各组分处于混合气体的压力p 温度T条件下 单独占有的容积称为该组分的分容积Vi 则 各组分分容积Vi与总容积V的比值称为该组分的容积成分ri 即 容积成分 体积分数 ri 上式称为分容积定律 阿马伽定律 三种成分之间的换算关系 可以看出 且 由于 则 3 5 2道尔顿分压定律 分压力 分压 pi 各组分单独处于混合气体的温度T 容积V下所呈现出来的压力 道尔顿分压定律 分压力 分体积 摩尔成分 体积成分之间的关系 3 5 3理想气体混合物的平均分子量和气体常数 混合气体的平均分子量 折合分子量 平均摩尔量 摩尔质量 将混合气体当作一种假想的单一气体处理 其分子数 摩尔数 和质量均与实际混合气体相同 其质量与摩尔数之比定义为分子量 混合气体常数 假想气体的气体常数 3 5 4理想气体混合物的比热容 内能 焓和熵 比热容 混合气体的比热容为单位物量混合气体温度升高1oC所需的热量 则 内能 焓和熵 在压力p 温度T状态下的理想气体混合物中 任一组分所处的状态 相当于它在分压pi 温度T状态条件下单独存在的状态 可采用单一理想气体的关系式计算各组分在pi T状态下的各热力参数 而混合气体的广度参数等于各组分相应参数之和 内能 焓 熵 例6 0 25kg的CO在闭口系统中由p1 0 25MPa t1 120 膨胀到p2 0 125MPa t2 25 做出膨胀功W 8 0kJ 已知环境温度t0 25 CO的气体常数R 0 297kJ kg K 定容比热容cv 0 747kJ kg K 试计算过程热量 并判断该过程是否可逆 例7 空气是氧和氮的混合物 其组成近似为1kmol氧对应于3 1894kmol氮 求空气的摩尔质量 气体常数及质量分数 例8 烟囱每秒排出绝对压力为0 11MPa 温度为300 的烟气30m3 由烟气分析仪测得烟气体积分数为 试求每秒排出烟气的质量以及各组成气体的质量 3 6实际气体与理想气体的偏离 1 分子不占有体积 2 分子之间没有作用力 实际气体 理想气体两个假定 为反映实际气体与理想气体的偏离程度定义压缩因子 压缩因子的物理意义 相同T p下理想气体的比容 表明实际气体难于压缩 Z反映实际气体压缩性的大小 压缩的难易程度 表明实际气体易于压缩 Z取决于气体的种类和状态 3 7对比态定律与普遍化压缩因子 3 7 1临界状态的概念安德鲁斯用CO2作出了一系列等温压缩曲线表示在p v图上 T1 T2 TC T3 T4是等温线 这种等温线可分为三类 当T 31 1 时 曲线GHLA 从G开始 进行等温压缩 p v 从G点沿等温线向左移动 达到H点 CO2开始出现雾状 HL段 压力不变 比体积减小 出现液滴 到达L点 全部变为液态 LA段 继续增压 p v变化不大 曲线GHLA的压缩过程 分为三个阶段 GH 气态 p v 服从气体压缩一般规律 LA 液态 p v基本不变 曲线陡 液体难压缩 HL 气液两相共存 温度不变 压力不变 气液共存时的压力称为该温度下的饱和蒸汽压 气液共存时的温度称为该压力下的饱和温度 饱和蒸汽压和饱和温度是一一对应的 T LH段逐渐 T 31 1 LH C点 等温线上的两个拐点L H变为一个 临界点C 所处状态为临界状态 临界点的状态参数称为临界参数 临界压力pc 临界温度Tc 临界比体积vc T 31 1 对应图上的T3 T4 无论气体压力升高至多高 也不可能使CO2变为液体 随着温度的升高 等温线趋于等轴双曲线 气体的性质接近理想气体性质 把p v图上的拐点连接起来 饱和曲线 HH CL L曲线 又称为相变界线 CL L 饱和液体线 左侧为未饱和液相区 CH H 饱和蒸汽线 右侧为过热蒸气区 饱和液体线和饱和蒸汽线之间为气液共存区 饱和区 湿蒸气区 每种物质都有与二氧化碳相似的规律 各自临界状态及其所对应的临界状态参数不同 223页附表3 常用气体的临界状态参数值 3 7 2对比态定律 临界状态是各物质的共性 每种物质的临界参数不同 以临界点作为描述物质热力状态的一个基准点 从而构造出无因次状态参数 对比参数对比压力对比温度对比比体积 对比参数反映物质所处状态偏离临界状态的程度 以对比参数表示状态方程 对比态方程 凡是遵循同一对比态方程的任何物质 如果其Tr pr vr中有两个对应相等 则另一个也对应相等 这些物质也就处于相同的对应状态 这就是对比态定律 服从对比态定律 并能满足同一对比态方程的各种物质 称为热力学上相似的物质 3 7 3普遍化压缩因子Z 另一形式的对比态方程 大多数物质 取ZC为某常数 工程实际中 取Zc 0 27 已知pr Tr即可计算出Z 应用状态方程pv ZRT 就可计算实际气体的状态参数 类似理想气体状态方程 形式简单 有一定的计算精度 在缺乏数据 又无相应状态方程时 用于气体性质估算 Z pr Tr 图 通过实验将绘制成图 即可方便地确定压缩因子Z的值 P53图3 5 P249 251附图1 a b c 例9 管路中输送9 5MPa 55 的乙烷 若乙烷在定压下温度升高到110 为保证原来输送的质量流量 试用压缩因子图计算乙烷气的流速应提高多少 3 9纯物质相变区的状态及参数坐标图 水蒸汽是实际气体的代表 水蒸汽 在空气中含量极小 当作理想气体 一般情况下 为实际气体 使用图表 18世纪 蒸汽机的发明 是唯一工质 直到内燃机发明 才有燃气工质 目前仍是火力发电 核电 供暖 化工的工质 优点 便宜 易得 无毒 膨胀性能好 传热性能好 是其它实际气体的代表 3 9 1p T v三维坐标图 物质的三种聚集状态 固态 液态 气态 热力学面 以p v T表示的物质各种状态的曲面 水的三态 冰 水 蒸汽 水的热力学面 两相区 单相区 液 六个区 三个单相区 三个两相区 液 气 固 气 固 液 固 气 饱和线 三相线和临界点 p v 饱和气线 三相线 饱和液线 饱和固线 T 四条线 三条饱和线 一条三相线 一个点 临界点 临界点 水的临界点状态 是饱和液体线与饱和气体线的交点 是气液两相共存的最高温度 最高压力点 此时液相和气相没有差别 临界点 温度大于临界点 不可能液化 6个区 气 液 固 固 液 气 液 气 固 3条线 单相区与两相共存区分界线 饱和液体线 饱和蒸气线 饱和固体线 1个临界点 饱和液体线和饱和蒸气线的交点 1条三相线 表征固 液 气三相共存状态的线 3 9 2p T图 将p T v曲面投影到p T面得到p T图 气化线 饱和液体线和饱和蒸气线重合为汽化线 代表整个液 气共存区 升华线 饱和固体线和饱和蒸气线重合为升华线 代表整个气 固共存区 熔化线 凝固线 液 固共存区的投影线 临界点 温度最高点TC 发生气液转变 三相点 汽化线 升华线 熔化线的交点 ptp Ttp 纯物质的p T相图 p p T T 液 液 气 气 固 固 水 一般物质 三相点 三相点 临界点 临界点 升华线 升华线 凝固线 凝固线 汽化线 汽化线 三条线将p T图分为三个区域 气 液 固 TTtp当凝固时体积减小时 液 气 固 液转变当凝固时体积增大时 液 气转变 T Tc单一气体 不同物质有不同的三相点 思考题 没有 t 374 15 有 2 有没有500 C的水 1 北方冬天晾在外边的衣服 是否经过液相 3 有没有 3 的蒸汽 3 9 3p v图和T s图 工程上所用的水蒸汽通常是水定压沸腾汽化而产生的 为形象起见 假设是在汽缸内进行定压加热 设汽缸内有1kg0 01 的纯水 通过增减活塞上重物可使水在指定压力下定压吸热 水的定压加热过程 t ts t ts t ts t ts t ts v v v v v v v v v v v 未饱和水 饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽 h h h h h h h h h h h s s s s s s s s s s s a b c d e 当水温低于压力p对应的饱和温度ts时称为过冷水或未饱和水 图 a 所示 对未饱和水加热 水温逐渐升高 水的比体积稍有增大 当水温达到压力p对应的饱和温度ts时 水开始沸腾 称为饱和水 图 b 所示 水在定压下从未饱和状态加热到饱和状态称为预热阶段 所需的热量称为液体热 对饱和温度的水继续加热 水开始沸腾汽化 这时饱和压力不变 饱和温度也不变 蒸汽和水的混合物称为湿饱和蒸汽 简称湿蒸汽 图 c 所示 随着加热过程的进行 水逐渐减少 蒸汽逐渐增多 直至水全部变成蒸汽 这时的蒸汽称为干饱和蒸汽 简称饱和蒸汽 图 d 所示 在由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程中 工质的比体积随蒸汽增多而迅速增大 但汽 液温度不变 所吸收的热量转变为蒸汽分子的内位能的增加及比体积的增加对外作出的膨胀功 这一阶段称为汽化阶段 该过程吸收的热量称为汽化潜热 对饱和蒸汽继续定压加热 蒸汽温度升高 比体积增大 这时的蒸汽称为过热蒸汽 图 e 所示 过热蒸汽的温度超过饱和温度的值称为过热度 过热过程中蒸气吸收的热量称为过热热 该阶段为过热阶段 改变压力p 重复上述试验过程 得到水的p v T s图 s p v图 T s图上的水蒸汽定压加热过程 在p v T s图上 可以看到物质相变的规律 一点 临界点C 二线 饱和液体线 饱和蒸汽线 三区 未饱和液体区 饱和液体线左侧 蒸汽区 饱和蒸汽线右侧 湿蒸汽区 饱和液体线和饱和蒸汽线之间 五态 未饱和液态 饱和液态 湿蒸汽态 饱和蒸汽态 过热蒸汽态 3 9 4湿蒸汽状态参数的确定 汽 液共存区的湿蒸汽实际上是饱和液体和干饱和蒸汽的混合物 湿蒸汽的压力和温度是一一对应的 两者不再相互独立 为确定湿蒸汽的状态 引入干度x作为补充参数 饱和液体x 0 饱和蒸汽x 1 湿蒸汽0 x 1 湿蒸汽的状态参数可按饱和液体和饱和蒸汽所占比例组合 即杠杆规则来确定 则干度x 3 9 5液体和蒸汽图表 水和水蒸汽的状态参数p v t h s等均能从水蒸汽图 表中查得 而u可按u h pv计算得到 在焓 熵图中还能查得干度x值 水及水蒸汽的h s u在热工计算中不必求其绝对值 而仅需求其增加或减少的数值 故可规定一任意基准点 水蒸汽表 饱和水和干饱和蒸汽表 按温度排序236页附表13 按压力排序237页附表14 未饱和水和过热蒸汽表239页附表15 湿蒸汽参数由干度x计算另 液体的可压缩性很小 所以未饱和液体的h s u可近似于同温下饱和液体的 值 T s图 定干度线 定压线 湿蒸汽区 等温线 过热蒸汽区 右上倾斜 在详图上还有定v线 定u线 水蒸汽的T s图 h s图 T s图以面积表示热和功 而h s图以线段长度表示热和功 更方便 在湿蒸气区有定压线和定干度线 在过热区有定压线和定温线 定压线在湿蒸汽区为直线 斜率为 过热区定压加热温度升高 斜率增加 交界处 直线曲线斜率相等 直线为曲线的切线 图3 11纯物质的h s图 利用h s图能求得全部参数 比较方便 但缺点是不易读出精确数值 在要求高度精确的计算中 以查表为宜 图3 12纯物质的lnp h图 例10 利用水蒸汽表判断下列各点的状态 并确定其h s x值 1 2 3 4 5 例11 某锅炉每小时生产10000kg的蒸汽 蒸汽的表压力pg 2 4MPa 温度t1 350 设锅炉给水的温度为t2 40 锅炉效率 B 0 78 煤的发热量 热值 为qP 2 97 104kJ kg 求每小时锅炉的煤耗量是多少 已知 汽锅内水的加热和汽化 以及蒸汽的过热都在定压下进行 锅炉效率的定义为 3 10湿空气 湿空气 含有水蒸汽的空气 即干空气和水蒸汽的混合物 干空气 完全不含水蒸汽的空气 干空气的组成和成分通常是一定的 可以当作一种 单一气体 大气中总是含有一些水蒸汽 湿空气是理想气体的混合物 但湿空气中水蒸汽在适当条件下会发生相变 两个假设 湿空气中水蒸汽凝聚成的液相水或固相冰中 不含有空气 空气的存在不影响水蒸汽与凝聚相的相平衡 相平衡温度为水蒸汽分压力所对应的温度 3 10 1压力和温度 湿空气的压力 按理想气体 符合分压定律p pa pst 湿空气中的水蒸汽 由于其含量不同 表现为分压的高低 以及温度的不同 可处于 过热状态 未饱和湿空气 饱和状态 饱和湿空气 饱和蒸汽 1 未饱和湿空气 未饱和湿空气和饱和湿空气 过热蒸汽 水蒸汽 干空气 过热水蒸汽 pstv 2 饱和湿空气 pst ps T v v 温度一定 饱和湿空气中水蒸汽含量达到最大值 不能再加入水蒸汽 继续增加水含量 会有水滴析出 湿空气从未饱和到饱和的途径 1 T不变 加水蒸汽 b d c 结露 Td露点温度 结露与露点 露点是在一定的pst下未饱和湿空气冷却达到饱和湿空气 即将结出露珠时的温度Td Ts pst 达到露点后继续降温 将有水滴析出 pst 湿润的夏天水管上常出现水珠 冷水管t 20oC pst 0 04bar 大气温度t 32oC td 28 98oC 干燥的冬天 td 0 0oC 结霜 d 结雾 3 10 2湿度 绝对湿度每立方米湿空气中含有水蒸汽的质量称为绝对湿度 其值等于湿空气中水蒸汽的密度 st 绝对湿度只能说明湿空气在既定条件下所含水蒸汽的数量 不能说明湿空气在该温度下的干湿程度 相对湿度湿空气中水蒸汽的分压pst与同温度下水蒸汽饱和压力ps之比 称为相对湿度 0为干空气 1为饱和湿空气0 1为未饱和湿空气相对湿度表明了湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度 反映了湿空气的吸湿能力 越小 空气越干燥 吸水能力 越大 空气越湿润 吸水能力 空气相对湿度的确定 干湿球温度计 两只温度计 干球温度计普通温度计 湿球温度计感温球上包有浸在水中的湿纱布 湿球温度tw 干球温度t 相对湿度 间的关系 见66页图3 15 tw t 已知两个 可求第三个 含湿量 对定量湿空气而言 它所包含的干空气的质量是不变的 湿空气中所含水蒸汽的质量与所含干空气质量之比 即1kg干空气所含有的水蒸汽的质量称为含湿量 含湿量又叫比湿度 用d表示 3 10 3焓 熵 比体积 焓 包括干空气的焓和水蒸汽的焓之和 以1kg干空气为基准 则 工程上 取273K时 饱和水的焓hs 0 干空气的焓ha 0 且按比定值热容计算干空气 过热蒸汽的焓 又 0oC时饱和蒸汽焓为2501 6kJ kg 干空气的焓 水蒸汽的焓 温度t下 所以 熵 包括干空气的熵和水蒸汽的熵之和 以1kg干空气为基准 又 取273K 100kPa下的熵为零 且按比定值热容计算 则代入273K时的比热容和气体常数 得 比容积 以1kg干空气为基准的比容积 分压定律 则 比体积 例12 压力为100kPa 温度为30 相对湿度为60 的湿空气经绝热节流至50kPa 试求节流后空气的相对湿度 湿空气按理想气体处理 30 时水蒸汽的饱和压力为4 241kPa 3 10 4焓湿图 在一定的总压p下 湿空气的状态可用t d pst td tw等参数表示 这些参数中 只有两个是独立参数 其他的参数可以用这两个参数确定 从而对湿空气的热力过程进行分析计算 但计算过程较为繁琐 因此工程上大量采用湿空气图 常用的线图有焓湿图 h d图 温湿图 t d图 焓温图 h t图 等 这里主要介绍h d图 h d图是根据式 3 90 和式 3 93 绘制的 图中纵坐标是湿空气的焓h 单位kJ kg a 横坐标是含湿量d g kg a 为使各曲线簇不太拥挤 两坐标夹角为135 h d图由下列线群组成 定焓线h 一组与横坐标成135 的平行直线 定含湿量线d 一组垂直于横坐标的直线群 在一定压力下 d和td均由pst确定 所以定d线也是定td线和定pst线 只是d由横坐标查出 td由过定d线与 1交点的定温线读出 而pst根据式3 90得由水蒸汽分压线上读出 定干球温度线 等t线 由式3 93知 t一定时 h与d为线性关系 所以定t线为一组互不平行的斜直线 定相对湿度线 等 线 等 线是一组上凸的曲线 1的等 线称为临界线 它将h d图分成两部分 上部是未饱和湿空气 1 1上的各点是饱和湿空气 临界线以下没有实际意义 0为干空气状态 此时d 0 和纵坐标线重合 定热湿比线过程的焓差与含湿量差之比为热湿比 即h d图上任意一条直线都是定 线 是直线的斜率 如果已知过程的初始状态和 值 再知道终态的某个参数 就能确定终了状态及其参数 注意 焓湿图是在一定压力下绘制的 不同的压力对应不同的焓湿图 附图6 0 1MPa h d图的应用 根据湿空气的两个独立状态参数 可在h d图上确定其他状态参数 并非所有状态参数都是独立的 例如td与d pst和d td与pst tw与h都不是独立的 它们在同一等d线或等h线上 因此在h d图上无法用它们确定湿空气的状态 可以确定状态的两个独立参数通常有 t和 t和d t和tw td和h等 例13 有100m3的湿空气 其参数为大气压力p 0 1MPa 温度t1 35 0 7 1 试求其td d ma mst 2 将空气定压冷却至t2 5 试确定被冷凝的水蒸汽量 mst 例14 房间的容积为50m3 室内空气温度为30 相对湿度为60 大气压力pb 0 1013MPa 求湿空气的露点温度td 含湿量d 干空气的质量ma 水蒸汽的质量mst及湿空气的焓值H 若湿空气定压冷却到10 求冷凝水量 mst和放热量Q 本章小结 一 理想气体及其状态方程理想气体 气体分子是完全弹性的 不占据体积的质点 分子之间不存在相互作用力 理想气体状态方程 二 热容 内能和焓 物质温度升高1K或1oC所需的热量称为热容 J K kJ K 比热容 单位物量的物质升高1K或1oC所需的热量 c 质量比热容 Cm 千摩尔比热容 c 容积比热容 Cm M c 22 414c 上述式子适用于任何气体 定容过程 定压过程 在热力学中 用的最多的是某些特定过程的比热容 比定压热容cp 比定容热容cv 三 理想气体的内能 焓和比热容 理想气体的比热容 且 理想气体的内能和焓都是温度的单值函数 且 令绝热指数 比热容比 则 理想气体内能和焓的 变化 计算 共有四种算法 四 理想气体的熵 可逆过程的熵 按比定值热容计算 即cv cp为常数 五 理想气体混合物 混合气体 多种单一气体组成的混合态气体 它们之间处于无化学反应的稳定态 如空气 理想气体混合物 各组分均为理想气体 理想气体混合物的成分按照所用单位的不同 有质量成分xi 摩尔成分yi 容积成分ri三种表示方法 道尔顿分压定律 分压力 分体积 摩尔成分 体积成分之间的关系 理想气体混合物的平均分子量和气体常数 理想气体混合物的比热容 内能 焓和熵 混合气体的比热容为单位物量混合气体温度升高1oC所需的热量 理想气体混合物的内能 焓和熵采用单一理想气体的关系式计算各组分在pi T状态下的各热力参数 而混合气体的广度参数等于各组分相应参数之和 六 实际气体与理想气体的偏离 实际气体 为反映实际气体与理想气体的偏离程度定