第三章纯流体的热力学性质

第三章纯流体的热力学性质第1页，课件共55页，创作于2023年2月单位物质量、定组成、均相非流动流体热力学基本关系式为：3.1热力学关系式第2页，课件共55页，创作于2023年2月

根据偏微分原理，当F为x、y的连续函数时，F的全微分为：当F、x、y均是状态函数时，必然存在倒易关系：第3页，课件共55页，创作于2023年2月

根据该关系可以得到著名的麦克斯韦（Maxwell）关系式：第4页，课件共55页，创作于2023年2月

该关系式可以将不能直接测量的热力学性质表示为可以直接测量的P、T、V的函数，从而利用实验数据计算所需热力学性质。备注：1、Maxwell关系式中只出现P、T、V、S四个变量。

2、关系式左边的分子项在右边中必然被未出现的变量多代替，而左右式的分母和下标刚好易号。

3、若均是同类型的（指强度性质与容积性质之分）的变量相比，关系式没有负号，若不是同类型的变量相比，则有负号。

第5页，课件共55页，创作于2023年2月3.2焓和熵的计算式第6页，课件共55页，创作于2023年2月

令H=H（T，P）S=（T，P）则，其全微分形式为：则焓和熵的计算式可简化为：上式是组成恒定、均相流体的焓和熵与温度和压力的关系式。第7页，课件共55页，创作于2023年2月对理想气体有：第8页，课件共55页，创作于2023年2月3.3剩余性质表示了G是T、P的函数，而T、P是可以直接测量和控制的，G是非常重要的热力学性质。G=G（T，P）对其求导：1、自由焓可以作为母函数——推导第9页，课件共55页，创作于2023年2月由全微分形式：对比(1)和(2)式可得到：第10页，课件共55页，创作于2023年2月无法直接测量，因此引入一个相关的性质，即剩余自由焓GR。

是温度和压力的函数，只要通过简单的求导就可以获得和，其它性质可通过定义式来求得：第11页，课件共55页，创作于2023年2月令G、G*：在相同的温度和压力下真实气体和理想气体的自由焓.2、剩余性质的引入

概念：在相同的温度和压力下，真实气体的性质和理想气体性质的差额。第12页，课件共55页，创作于2023年2月对理想气体:3、（恒温下）剩余性质的计算第13页，课件共55页，创作于2023年2月第14页，课件共55页，创作于2023年2月由前面推导的：第15页，课件共55页，创作于2023年2月

（1）可直接由实验数据PVT根据压缩因子关系式求得和数值积分或图解积分求得。的计算：备注：（2）可采用适当的状态方程通过解析法求解。第16页，课件共55页，创作于2023年2月3.4用剩余性质计算气体热力学性质关键是理想气体的性质计算：一、真实气体的焓和熵第17页，课件共55页，创作于2023年2月第18页，课件共55页，创作于2023年2月第19页，课件共55页，创作于2023年2月二、用普遍化关联式计算剩余性质普遍化压缩因子图（三参数）法第20页，课件共55页，创作于2023年2月第21页，课件共55页，创作于2023年2月第22页，课件共55页，创作于2023年2月根据压缩因子与对比温度和压力关系即可获得相应的剩余性质的普遍化关联图3-1—3-8。第23页，课件共55页，创作于2023年2月图3-1普遍化关联（Pr＜1）第24页，课件共55页，创作于2023年2月图3-2普遍化关联（Pr＞1）第25页，课件共55页，创作于2023年2月图3-3普遍化关联（Pr＜1）第26页，课件共55页，创作于2023年2月图3-4普遍化关联（Pr＞1）第27页，课件共55页，创作于2023年2月图3-5普遍化关联（Pr＜1）第28页，课件共55页，创作于2023年2月图3-6普遍化关联（Pr＞1）第29页，课件共55页，创作于2023年2月图3-7普遍化关联（Pr＜1）第30页，课件共55页，创作于2023年2月图3-8普遍化关联（Pr＞1）第31页，课件共55页，创作于2023年2月（1）维里方程式三、用状态方程计算剩余性质第32页，课件共55页，创作于2023年2月第33页，课件共55页，创作于2023年2月由于B0和B1只是温度的函数，故在恒温下积分得：第34页，课件共55页，创作于2023年2月第35页，课件共55页，创作于2023年2月（2）立方型状态方程式第36页，课件共55页，创作于2023年2月立方型状态方程式通式第37页，课件共55页，创作于2023年2月第38页，课件共55页，创作于2023年2月真实T1、P1H1、S1真实T2、P2H2、S2122*1*理想T1、P1H1*、S1*理想T2、P2H2*、S2*利用剩余焓和剩余熵普遍化关联及理想气体的热容，即可计算任意温度下的焓和熵，并可计算出任意两状态间的热力学性质变化。第39页，课件共55页，创作于2023年2月第40页，课件共55页，创作于2023年2月例3-1：试求在200℃

、7MPa下1-丁烯蒸汽的V、H和S。假1-丁烯饱和液体在0℃时H和S值为零，已知TC=419.6K，PC=4.02MPa、ω=0.187，正常沸点Tn=267K，解：（1）求V：由三参数压缩因子图查得：Z0=0.476Z1=0.135第41页，课件共55页，创作于2023年2月（2）求H、S：分析：初态为0℃的饱和液体：H0=0、S0=0；终态为473.15K、7MPa的蒸汽，故可通过间接关系求取末态H和S值。可分为以下四个步骤进行：a)在T1、P1下汽化；b)在T1、P1下转化为理想气体；c)T1、P1的理想气体转化为T2、P2的理想气体；d)T2、P2的理想气体转化为T2、P2的真实气体。第42页，课件共55页，创作于2023年2月饱和液体（参考态0）0℃

、0.127MPabacd饱和蒸汽（1）0℃

、0.127MPa理想（1）0

℃

、0.127MPa理想（2）200℃

、7MPa真实气体终态（2）200℃

、7MPa第43页，课件共55页，创作于2023年2月a）求将上面数据代入公式即可求得方程参数：A=7.83B=2702即可求得0℃的饱和蒸汽压：正常沸点临界点Ⅰ、由安托尼公式计算饱和蒸汽压：第44页，课件共55页，创作于2023年2月Ⅱ、汽化潜热计算Reidel公式：由Watson公式：在273.15K下Tr=273.15/419.6=0.651第45页，课件共55页，创作于2023年2月b）求采用普遍化维里系数法：第46页，课件共55页，创作于2023年2月第47页，课件共55页，创作于2023年2月c）求第48页，课件共55页，创作于2023年2月第49页，课件共55页，创作于2023