第二章 理想气体的性质

第2章理想气体的性质本章基本要求：熟练掌握理想气体状态方程的各种表述形式，并能熟练应用理想气体状态方程及理想气体定值比热进行各种热力计算。并掌握理想气体平均比热的概念和计算方法。理解混合气体性质，掌握混合气体分压力、分容积的概念。本章重点：气体的热力性质，状态参数间的关系及热物性参数，状态参数(压力、温度、比容、内能、焓、熵)的计算。2．1理想气体状态方程一、理想气体与实际气体定义：气体分子是一些弹性的，忽略分子相互作用力，不占有体积的质点,注意：当实际气体p→0v→的极限状态时，气体为理想气体。二、理想气体状态方程的导出状态方程的几种形式1．适用于1千克理想气体。式中：p—绝对压力 Pa—比容 m3/kg， T—热力学温度 K牺2惩．娱要寿适用范于丝m铁千克理想气体拳。搅式中麦采上V托—脏质量为渠m歉k旺g纠气体所占的容例积刊3雁．堵劣适用点于喷1悦千摩尔理想气韵体。令式中美精词V楼M较=炊M挡v母—诚气体的摩尔容昏积戴，匀m壶3失/kmo描l状；递筑螺链R颜0押=M散R比—利通用气体常数途，状帅J/kmol歼·K觉4灿．馒突适用乘于陵n前千摩尔理想气宅体。凭式中肠鸽桌V嘉—秩nKmo糕l耗气体所占有的丈容积拒，具m震3际；炊刘叼估纺烧n开—封气体的摩尔数狡，哨，福kmol5．连6与．敢帐蜡跟仅适用于闭口财系背统峰熔状态方程的应娇用：怕1赚．求平衡态下场的参数遇2战．两平衡状态呜间参数的计算住3戒．标准状态与计任意状态或密啄度间的换算弟4饮．气体体积膨突胀系数潮例讽1幻：至体积为薯V友的真空罐出现除微小漏气。设哀漏气前罐内压衣力煮p艺为零，而漏入速空气的流率与趴（潮p御0牙－偶p遍）成正比，比悄例常数为菜，汁p纷0津为大气压力。铃由于漏气过程飘十分缓慢，可揉以认为罐内、抓外温度始终保冶持餐T冶0亲不变，试推导旬罐内压力份p稳的表达式。拢解：本例与上枯例相反，对于狡罐子这个系统冠，是个缓慢的垂充气问题，周盲围空气漏入系弓统的微量空气菠d休就等于系统内犁空气的微增量锁d醒m虎。由题设条件偶已知，漏入空角气的流率希（盒p更0叶－绪p醋），于是：兴猛相立惕吃（哲1革）替另一方面，罐爆内空气的压力钱变化（挨d敲p肉）与空气量的矿变化（奋d袄m稀）也有一定的铸关系。腔由罐内的状态夫方程心pV抛=笋m扩T听出发，经微分说得洪V穿d程p臭+贱p腐d污V俊=涝m族d险T虑+啊T狼d浓m室所以，筝pV秆=伯m份T垦后改写成膊按题设计条件靠d拉V扔=0碧，婆d退T骑=舒0央，于是拳淘递萍铃鹰扯她怠访恋（旦2菠）偶此式说明罐同丈空气质量的相暴对变化与压力侦的相对变化成扣正比。荡综合式忘（形1基）与稻（故2挽），得锁或仓裙稀到由漏气前（冰p突=赏0大）积分到某一芹瞬间（罐内压庆力为档p羡），得绳或坐聪转蹄鄙例丈2慰：容器内盛有叙一定量的理想悼气体，如果将到气体放出一部福分后达到了新掌的平衡状态，多问放气前、后唐两个平衡状态色之间参数能否丧按状态方程表触示为下列形式执：迹（盼a记）朝汤似典婆（剪b些）冈解盘：放气前、后驾两个平衡状态李之间参数能按舞方程式广（歇a观）形式描述，高不能用方程式召（忽b兄）描述，因为鼻容器中所盛有菊一定量的理想剑气体当将气体芳放出一部分后液，其前、后质浪量发生了变化葛，根据湖，其，而站可证。装三、剥气体常数与通雁用气体常数壁叶通用气体常数椅：燥芹J/Kmol铅·K纸注意：染R释0该与气体性质、门状态均无关。串气体常数：己码J/kg·K亩注意霸：与状态无关音，仅决定于气罢体性质。伟2出．翁2稼确理想气体的比帅热多一、比热的定究义与单位租定义：单位物斜量的物体，温歼度升高或降庭低乏1醋K份（室1钱℃喇）所吸收或放仍出的热量，称路为该物体的比摇热。预单位：嚼式中洪触c饥—究质量比热薄，可kJ/Kg·撒k澡碍矮—唯容积比热隆，船kJ/m静3胳·k膀五迫M成c芒—辟摩尔比热怎，渴kJ/Kmo圣l·k换算关系：冻注意：忘比热不仅取决另于气体的性质妈，还于气体的末热力过程及所妄处的状态有关揪。百二、定容比热袍和定压比热定容比热：足表示：明单位交物量的气体在亦定容情况下升维高或降佛低及1析K燥所吸收或放出敏的热量．定压比热：法表示：单位物炊量的气体在定正压情况下升高叨或降疗低港1缓K石所吸收或放出匠的热量。辣梅耶公式：储啄杏比热比：杂返较腐三、定值比热到、真实比热与考平均比热拳定值比热：凡路分子中原子数行目相同因而其恐运动自由度也仔相同的气体，拼它们的摩尔比拿热值都相等，冠称为定值比热星。聪真实比热：相脱应于每一温度猎下的比热值称载为气体的真实头比热。叶常将比热与温霉度的函数关系时表示为温度的触三次多项式3．平均比热慎慢稻2斤．遣3掀匠混合气体的性凝质棵一、混合气体现的分压力怖维持混合气体尖的温度和容积富不变时，各组古成气体所具有夜的压力。录道尔顿分压定抚律：奴混合气体的总我压力随P颂等于各组成气勉体分压力匙P眼i围之和。即：肾混合气体的分仇容积：龄维持混合气体糖的温度和压力待不变时，各组溉成气体所具有灵的容积。乳阿密盖特分容佣积定律：在混合气体的总炒容悼积蒸V画等于各组成气瞎体分容挖积闯V白i玩之和。即：抹质量成分：限混合气体中某佛组元气体的质换量与混合气体骂总质量的比值拦容积成分：痒混合气体中某宇组元气体的容里积与混合气体响总容积的比值贫摩尔成分：梨混合气体中某堤组元气体的摩暂尔数与混合气教体总摩尔数的势比值弹仍剪挣糕觉本章应注意的仆问题舰1报．运用理想气续体状态方程确裙定气体的数量败和体积等，需宏特别注意有关颜物理量的含义稿及单位的选取惜。赢2候．考虑比热随摆温度变化后，爹产生了多种计保算理想气体热池力参数变化量泻的方法，要熟少练地掌握和运隙用这些方法，猫必须多加练习猫才能达到目的警。街3封．在非定值比旁热情况下傅,年理想气体内能槐、焓变化量的略计算方法，理畏想混合气体的爱分量表示法，污理想混合气体涌相对分子质量侮和气体常数的堤计算。思考题：堤1刷．某内径为傻15.24c惩m哈的金属球抽空尚后放后在一精逢密的天平上称齿重，当填充某碗种气体至气7.6bar以后又进行了称菌重，两次称重盛的重量差的饥2.25g餐，当时的室温垄为罩27讲℃齿，试确定这里殃何种理想气体亭。穴2纱．通用气体常研数和气体常数糕有何不同？四3亦．混合气体处尝于平衡状态时罗，各