第一章绪论2热力学性质

1、1.5 气体的热力性质 一一. .理想气体与实际气体理想气体与实际气体 二二. .气体状态方程气体状态方程 三三. .u理想气体指分子间没有相互作用力、分子是不具有体积的弹性质点的假想气体u 实际气体是真实气体，在工程使用范围内离液态较近，分子间作用力及分子本身体积不可忽略，热力性质复杂，工程计算主要靠图表u 理想气体是实际气体p0的极限情况一、理想气体与实际气体一、理想气体与实际气体热力学中，把完全符合 及热力学能仅为温度的函数 的气体，称为理想气体；否则称为实际气体。RTpv )(Tuu 理想气体：氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、空气、燃气、烟气（在通常使用的温度、压力下）实际气体：

2、氨、氟里昂、蒸汽动力装置中的水蒸气提出理想气体概念的意义提出理想气体概念的意义简化了物理模型，不仅可以定性分析气体某些简化了物理模型，不仅可以定性分析气体某些热现象，而且可定量导出状态参数间存在的简热现象，而且可定量导出状态参数间存在的简单函数关系单函数关系在常温、常压下在常温、常压下H2、O2、N2、CO2、CO、He及及空气、燃气、烟气等均可作为理想气体处理，空气、燃气、烟气等均可作为理想气体处理，误差不超过百分之几。因此理想气体的提出具误差不超过百分之几。因此理想气体的提出具有重要的实用意义。有重要的实用意义。二、 理想气体状态方程理想气体的状态方程式理想气体的状态方程式mRTpVRTp

3、v或R为为气体常数气体常数（单位（单位J/kgK），与气体所处的），与气体所处的状态状态无关无关，随气体的，随气体的种类种类不同而异。不同而异。理想气体在理想气体在任一平衡状态时任一平衡状态时p、v、T之间关系的方之间关系的方程式即理想气体状态方程式，或称克拉贝龙程式即理想气体状态方程式，或称克拉贝龙(Clapeyron)方程。方程。)/(314. 80KmolJRTRpVmm :kmol 1TnRpVnm : kmol 1 kg : pv RTmRTpVm : kg 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

4、方程VM：摩尔容积m3/kmol； RM ：通用气体常数，J/kmolK；理想气体比热容1kg物质温度升高物质温度升高1K所需的热量称为所需的热量称为比比热容：热容：KJdTQC/单位：)/(KkgJdTqc单位：一、比热容的定义与单位一、比热容的定义与单位 物体温度升高物体温度升高1K所需的热量称为所需的热量称为热容热容：实际气体状态方程一、范德瓦尔方程（1873年）范德瓦尔考虑到两点：1.气体分子有一定的体积，所以分子可自由活动的空间为（v-b)2.气体分子间的引力作用，气体对容器壁面所施加的压力要比理想气体的小，用内压修正压力项。理想气体状态方程用于实际气体的偏差iggvvpTRvTRp

5、vZ/目的：目的：揭示过程中工质状态参数的变化规律，以及热揭示过程中工质状态参数的变化规律，以及热能与机械能之间的转换情况，进而找出影响它们转能与机械能之间的转换情况，进而找出影响它们转换的主要因素。换的主要因素。对象：讨论理想气体的可逆过程研究热力过程的方法及具体步骤：研究热力过程的方法及具体步骤：1. 过程方程 ,一般写成 的形式。 2. 利用状态方程和过程方程推出初、终状态参数之间的关系式3. 在p-v图和T-s图上表示出该过程曲线。4. 该过程热力学能、焓、熵的变化以及功和热量。)(vfp Constpvn)(12ttcuv)(12ttchp121212lnlnvvRTTcssv21p

6、dvw21vdpwt21pdvuq21vdphq定容过程定容过程1过程方程常数v2初、终状态参数关系3p-v图及T-s图1212TTppRTpv21vv pv122Ts212vvCTsT)(曲线斜率定压过程定压过程1过程方程常数p2初、终状态参数关系3p-v图及T-s图1212TTvvRTpv21pp pvTs212ppCTsT)(曲线斜率122vpcc pvcTcT在T-s图上，同一温度下定容线比定压线的斜率大121212lnlnppRTTcssp定温过程定温过程1过程方程常数常数， Tpv2初、终状态参数关系2112ppvvRTpv21TT 3p-v图及T-s图pv122654312234

7、Ts曲线斜率vpvpT)(绝热过程绝热过程1过程方程常数kpvvpcck绝热指数，其数值随气体的种类和温度而变vpcc 1k对于空气和燃气，4 . 1k2初、终状态参数关系kvvpp)(2112常数kpvRTpv12112)(kvvTTkkppTT11212)(1. 1. 过程方程：过程方程：kn、10分别为定容、定压、定温、绝热过程Constpvnn称为多变指数2. 2. 初、终状态参数间的关系：初、终状态参数间的关系：nvvpp)(211212112)(nvvTTnnppTT11212)(pvTsnn+ - + - - + + - n=0n=0n=0n=0n= 1n= 1n= 1n= 1n

8、= kn= kn= kn= knnnnConstpvn三条分界线：定容线：右侧，体积功为正； 左侧，体积功为负。定温线：上方，温度增加； 下方，温度降低。绝热线：右侧，吸热； 左侧，放热 。npvnnn+ - + - n= 1n= kn=0n=0n= 1n= kTsnnn= kn= kn= 1n= 1n=0n=0- + + - 已知某一膨胀过程的n值为1n0，u0 ( p、v、T、u、s、h、q、w、wt 之间的相互换算之间的相互换算 )P-V图、图、T-S图图npvnnn+ - + - n= 1n= kn=0n=0n= 1n= kTsnnn= kn= kn= 1n= 1n=0n=0- + +

9、 - dtcduvdtcdhp121212lnlnvvRTTcssv常数v常数p常数常数， Tpv常数kpvConstpvnRTpv 21pdvuq21vdphq21pdvw21vdpwt例例5-55-5：汽缸与活塞间封闭有1kg空气，经历一多变压缩过程，消耗压缩功300kJ，气体的比体积缩小为原来的1/7.5，压力增加到原来的9.3倍。已知该气体的k=1.4和Cv=0.716kJ/(kgK)。试按定比热容计算过程的多变指数、气体被压缩的终温、气体热力学能和熵的变化量，以及过程中气体与外界交换的热量。解：解：1.计算多变指数nvvpp)(21122112lnlnvvnpp107. 15 . 7ln3 . 9ln)ln()ln(2112vvppn2.计算终温RTpv24. 15 . 73 . 9112212vpvpTT1224. 1TT 11112172. 0)24. 1 (716. 0)(TTTTTcuv300172. 01Twuq11112471. 0)24. 1 (716. 01107. 14 . 1107. 1)(1TTTTTcnknqv11471. 0300172. 0TTKT56.4661KT5