第一章工质及理想气体讲稿

1、第一章第一章 工质及理想气体工质及理想气体定律定律本讲主要内容与要求本讲主要内容与要求1、熟悉热力系统的分类、熟悉热力系统的分类2、了解工质的基本状态参数、了解工质的基本状态参数3、熟练掌握理想气体定律及其应用、熟练掌握理想气体定律及其应用4、掌握阿佛伽德罗定律以及摩尔、摩尔容积、气体常数、掌握阿佛伽德罗定律以及摩尔、摩尔容积、气体常数 r 的计算的计算 1-1 状态和状态参数状态和状态参数状态：状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况某一瞬间热力系所呈现的宏观状况状态参数：状态参数：描述热力系状态的物理量描述热力系状态的物理量状态参数的状态参数的特征特征：1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然

2、、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然2、状态参数的积分特征状态参数的积分特征：状态参数的变化量：状态参数的变化量 与路径无关，只与初终态有关与路径无关，只与初终态有关3、状态参数的微分特征状态参数的微分特征：全微分：全微分热力系统热力系统热力系统热力系统(热力系、系统热力系、系统)：人为地：人为地 研究对象研究对象外界外界：系统以外的所有物质：系统以外的所有物质1、系统与边界系统与边界边界边界(界面界面)：系统与外界的分界面：系统与外界的分界面系统系统与与外界外界的作用都通过的作用都通过边界边界热力系统选取的人为性热力系统选取的人为性锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝凝汽汽器器过

3、热器过热器只交换功只交换功只交换热只交换热既交换功既交换功也交换热也交换热边界特性边界特性真实、虚构真实、虚构固定、活动固定、活动热力系统分类热力系统分类以系统与外界关系划分：以系统与外界关系划分： 有有 无无是否传质是否传质 开口系开口系 闭口系闭口系是否传热是否传热 非绝热系非绝热系 绝热系绝热系是否传功是否传功 非绝功系非绝功系 绝功系绝功系是否传热、功、质是否传热、功、质 非孤立系非孤立系 孤立系孤立系1234mqw1 开口系开口系 热力热力系统系统非孤立系相关外界非孤立系相关外界孤立系孤立系1+2 闭口系闭口系1+2+3 绝热闭口系绝热闭口系1+2+3+4 孤立系孤立系热力系统其它分

4、类方式热力系统其它分类方式 其它分类方式其它分类方式物理化学性质物理化学性质 均匀系均匀系 非均匀系非均匀系工质种类工质种类多元系多元系单元系单元系相态相态多相多相单相单相状态参数分类：状态参数分类： 强度参数与广延参数强度参数与广延参数强度参数：强度参数：与物质的量无关的参数与物质的量无关的参数 如如压力压力 p、温度温度t广延参数：广延参数：与物质的量有关的参数与物质的量有关的参数可加性可加性 如如 质量质量m、容积容积 v、内能内能 u、焓焓 h、熵熵s比参数：比参数：比比容容vvmuum比比内能内能hhm比比焓焓ssm比比熵熵单位：单位：/kg /kmol 具有强度量的性质具有强度量的

5、性质基本状态参数基本状态参数压力压力 p、温度、温度 t、比容、比容 v （容易测量）（容易测量）1 1、压力压力 p 物理中物理中压强压强，单位单位: pa , n/m2常用单位：常用单位： 1 bar = 105 pa 1 mpa = 106 pa 1 atm = 760 mmhg = 1.013 105 pa 1 mmhg = 133.3 pa 1 at=735.6 mmhg = 9.80665 104 pa 1工程大气压工程大气压（ata)=1kg/cm2 =10000kg/m2 =10mh2o =10000mmh2o =735.6mmhg米制与国际单位制压力换算米制与国际单位制压力换

6、算：1标准大气压标准大气压1.0332kg/cm2=101325pa1工程大气压工程大气压1.0kg/cm2=98066pa1mh2o=9806.6pa=9.8066kpa温度温度t 的一般定义的一般定义传统：传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量冷热程度的度量。感觉，导热，热容量微观：微观：衡量分子平均动能的量度衡量分子平均动能的量度 t 0.5 m w 2t=0 0.5mw 2=0 分子一切运动停止，分子一切运动停止， 零点能零点能热力学第零定律热力学第零定律温度的热力学定义温度的热力学定义热力学第零定律热力学第零定律（r.w. fowler）如果两个系统分别与第三个系统处于如果两个系统

7、分别与第三个系统处于热平衡热平衡，则两个系统彼此必然处于，则两个系统彼此必然处于热平衡热平衡。温度测量的温度测量的理论基础理论基础b 温度计温度计常用温标常用温标绝对绝对k摄氏摄氏 华氏华氏f朗肯朗肯r100373.150.01273.160273.15-17.80-273.15212671.6737.8100032-459.670459.67491.67冰熔点冰熔点水三相点水三相点盐水熔点盐水熔点发烧发烧水沸点水沸点559.67温标的换算温标的换算o 273.15t kt co5( 32)9t ct f 459.67t ft r温度测量方法温度测量方法日常日常：水银温度计：水银温度计，酒精温

8、度计，酒精温度计， 水温度计水温度计工业工业：热电偶：热电偶，热敏电阻热敏电阻计量计量：铂电阻温度计：铂电阻温度计比容比容vm3/kgvvm工质聚集的疏密程度工质聚集的疏密程度物理上常用物理上常用密度密度 kg/m31v理想气体定律理想气体定律 理想气体状态方程理想气体状态方程 理想气体理想气体定义：定义：凡遵循凡遵循克拉贝龙克拉贝龙(clapeyron)方程的气体方程的气体四种形式的四种形式的克拉贝龙克拉贝龙方程：方程：trpvmm :kmol 1tnrpvnm : kmol 1 kg : pvrtmrtpvm : kg 注意注意: : rm 与与r 摩尔容积摩尔容积vm状状态态方方程程统一

9、单位统一单位 rm与与r的区别的区别rm通用通用气体常数气体常数 (与气体种类无关与气体种类无关) 8.3143 mkjrkmol kr 气体常数气体常数 (随气体种类变化随气体种类变化)/. mrrkj kg kmm-摩尔质量摩尔质量kkgkjmrrm287. 097.283143. 8空气空气例如例如阿佛加德罗定律阿佛加德罗定律v同温同压下，相同体积的任何气体含有相同同温同压下，相同体积的任何气体含有相同 的分子数，称为阿佛加德罗定律的分子数，称为阿佛加德罗定律。v又称五同定律。五同指同温、同压、同体积、同v分子个数、同物质的量。v一个桥梁，物质的量及其单位摩尔v二个数据，阿佛加德罗常数为

10、 ，标准状况下1molv气体的体积约为22.4l。v三个概念，摩尔质量，气体摩尔体积，反应热（包括热化学v方程式）气体常数气体常数 r摩尔、摩尔容积及气体常数r的计算 1摩尔（mol）kg 1摩尔容积v0 22.4nm3/mol r=848kg.m/mol.k习题一习题一v1、钨的熔化温度是3380，二氧化碳气体变成液体时的温度是65，氧气在90.19k时变成液体，在54.86k时变成固体；氮气在4.26k时变成液体，在1.16k时变成固体。试用绝对温标和摄氏温标表示这些温度。v2、从气压计上读得当地当时大气压755mmhg,试将它换算成物理大气压、kg/m2、工程大气压、毫巴和帕斯卡。v3、经测定空气在风道中的压力pb150mmh2o 大气压力b1kg/cm2,温度t=30，试求此时状态下空气的重度。v4、有一台鼓风机在物理标准状态下每小时送风300m3,如外界空气温度上升至t2=27，大气压力仍为760mmhg，送风量不变，试求此鼓风机输送