上海海事大学工程热力学课件第3章 理想气体的性质

第三章理想气体的性质

Propertiesofidealgas1

§3-1理想气体(perfectgas、idealgas、permanentgas)分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力理想气体是实际气体在低压高温时的抽象一、理想气体的基本假设2二、理想气体的状态方程—ideal-gasequationPam3kg气体常数：J/(kg.K)K例试按理想气体状态方程求空气在表列温度、压力条件下的比体积v，并与实测值比较。已知：空气气体常数Rg=287.06J/(kg·K)解：R=MRg=8.3145J/(mol.K)3相对误差=本例说明：低温高压时，应用理想气体假设有较大误差。4例题\第三章\A411133.ppt例题\第三章\A410144.doc讨论题\理想气体状态方程式.ppt5三、理想气体混合物考虑气体混合物的基本原则：混合气体的组分都处理想气体状态，则混合气体也处理想气体状态；混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数与组分气体质量之和及分子数之和相同；即有：即理想气体混合物可作为Rg混和M混的“某种”理想气体。(reducedgasconstantofamixture)(reducedmolarmassofamixture)6四、混合气体的分压力定律和分容积定律1.分压力定律(Daltonlawofpartialpressure)

分压力——组分气体处在与混合气体相同容积、相同温度单独对壁面的作用力。

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2、分容积定律(lawofpartialvolume)

分容积——组分气体处在与混合气体同温同压单独占有的体积。8五、混合气体成分2.体积分数(volumefractionofamixture)3.摩尔分数(molefractionofamixture)1.质量分数(massfractionofamixture)94.各成分之间的关系106.利用混合物成分求M混和Rg混a)已知质量分数11b)已知摩尔分数例题\第三章\A411143.ppt例题\第三章\A711143.ppt12

§3–2理想气体的比热容—specificheat;specificheatcapacity一、定义和分类定义：c与过程有关c是温度的函数分类：按物量质量热容（比热容）cJ/(kg·K)(specificheatcapacityperunitofmass)体积热容

c'J/（Nm3·K）(volumetricspecificheatcapacity)摩尔热容

CmJ/（mol·K）(molespecificheatcapacity)注：Nm3为非法定表示法，标准表示法为“标准m3”13按过程质量定压热容（比定压热容）(constantpressure

specificheatcapacityperunitofmass)质量定容热容（比定容热容）(constantvolume

specificheatcapacityperunitofmass)及二、理想气体比定压热容，比定容热容和迈耶公式

1、一般表达式142.cV定容过程dv=0若为理想气体是温度的函数代入（A）式得比热容的一般表达式153.cp据一般表达式若为理想气体cp是温度函数164.cp-cV迈耶公式（Mayer’sformula）5.讨论a)cp与cV均为温度函数,但cp–cV恒为常数：Rg17b)(理想气体)cp恒大于cv物理解释:18定容0定压b与c温度相同,均为(T+1)K而19c)气体常数Rg的物理意义由b)Rg是1kg某种理想气体定压升高1k对外作的功。三、理想气体的比热比γ(specificheatratio;ratioofspecificheatcapacity)注：理想气体可逆绝热过程的绝热指数(adiabaticexponent;isentropicexponent)κ=γ例题\第三章\A902355.ppt20四.利用比热容计算热量原理:

对cn作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法:

真实比热容积分利用平均比热表利用平均比热直线定值比热容211.利用真实比热容(truespecificheatcapacity)积分2.利用平均比热容表(meanspecificheatcapacity)T1,T2均为变量,制表太繁复=面积amoda-面积bnodb附表\附表4.doc22而由此可制作出平均比热容表附表\附表5.doc23附:线性插值243.平均比热直线式

令cn=a+bt,则即为区间的平均比热直线式

1)t的系数已除过22)t需用t1+t2代入注意:附表\附表6.doc254.定值比热容(invariablespecificheatcapacity)

据气体分子运动理论，可导出但多原子误差更大26单原子气体

i=3双原子气体

i=5多原子气体

i=627§3–3理想气体热力学能、焓和熵一.理想气体的热力学能和焓

1.理想气体热力学能和焓仅是温度的函数

a)因理想气体分子间无作用力b)28讨论:

如图:0029若为任意工质??

对于理想气体一切同温限之间的过程Δu及Δh相同,且均可用cV

ΔT及cpΔT计算;

对于实际气体Δu及Δh不仅与ΔT有关,还与过程有关且只有定容过程Δu=cVΔT,定压过程Δh=cp

ΔT。2.热力学能和焓零点的规定可任取参考点,令其热力学能为零,但通常取0k。附表\附表7.doc30例题\第三章\A413265.ppt例题\第三章\A413277.doc31三.利用气体热力性质表计算热量据例题\第三章\A411197.ppt附表\附表7.doc32四.理想气体的熵(entropy)1.定义2.理想气体的熵是状态参数33定比热343.零点规定:

通常取标准状态下气体的熵为零例题\第三章\A910133.ppt354.理想气体变比热熵差计算令则制成表则36例题\第三章\A4111551.ppt例题\第三章\A4111552.ppt37五.理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵a.比热容b.