第三章 理想气体性质

1、*,1,1、理想气体（ ideal gas）,2、实际气体（ real gas）,3.1 理想气体状态方程式,当实际气体p0 v的极限状态时，气体为理想气体。,1. 分子之间没有作用力 2. 分子本身不占容积,现实中没有理想气体,*,2,当实际气体 P很小, V 很大, T比较高时, 即处于远离液态的稀薄状态时, 可视为理想气体。,哪些气体可当作理想气体?,T常温，p7MPa 的双原子分子,理想气体,O2, N2, Air, CO, H2,如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等；,三原子分子（H2O, CO2)一般不能当作理想气体，,特殊可以，如空调的湿空气，高温烟气的CO2 。,*,3,

2、理想气体的状态方程,四种形式,R 与Rg,摩尔容积Vm,状态方程,统一单位,*,4,摩尔容积Vm,阿伏伽德罗假说: 相同 P和 T 下各理想气体的摩尔容积Vm相同。,在标准状况下,理想气体的状态方程,*,5,R与Rg的区别,R通用气体常数 (摩尔气体常数，与气体种类无关),Rg气体常数 (随气体种类变化),M-气体摩尔质量，kg/mol,*,6,计算时注意事项：,1、绝对压力,2、温度单位 K,3、统一单位 （最好均用国际单位）,V：气体容积，m3；,V：质量为mkg气体所占的容积。,P：气体绝对压力，Pa ； v：气体比容，m3/kg； T：热力学温度K ；,Vm：摩尔容积，m3/kmol；

3、 R ：通用气体常数，J/molK；,M：摩尔质量，kg/mol。 M空气=28.910-3 kg/mol,理想气体的状态方程,Rg：气体常数，J/kgK；,*,7,状态方程的应用,1 求平衡态下的参数,2 两平衡状态间参数的计算,3 标准状态与任意状态或密度间的换算,*,8,理想气体的状态方程,V=1m3的容器有N2，温度为20 ，压力表读数1000mmHg，pb=1atm，求N2质量。,例3-1：,解：,例3-2,压气机,储气箱,压气,压气机每分钟吸入气体：,储气箱初时：,求：？分钟后，储气箱内,储气箱中最终有气体质量m3 :,储气箱中原有气体质量m2 :,每分钟送入储气箱的质量为m1：,

4、解题思路：,(kg),(kg),(kg/min),12,例3-3 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/(kgK),解：,13,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。,*,14,在利用状态方程计算涉及体积流量和质量流量的问题时，只需将体积流量qv视为体积V，质量流量qm视为m，摩尔流量qn视为n即可，此时状态方程应为,理想气体的状态方程,15,例3- 某台压缩机输出的压缩空气，其表压力为pe=0.22MPa，温度t=156，这时压缩空气为每小时流出3200m3。设当地大气压pb=765mmH

5、g，求压缩空气的质量流量qm(kg/h)，以及标准状态体积流量qv0(m3/h)。,16,解：压缩机出口处空气的温度 T=t+273=(156+273)K=429K， 绝对压力 该状态下体积流量qv =3200m3/h 将上述各值代入以流率形式表达的理想气体状态方程式: 得出摩尔流量qn(mol/h),17,空气的相对分子质量Mr=28.97，故摩尔质量M=28.9710-3kg/mol， 空气的质量流量为 标准状态体积流量为 代入上式得qv0=22.41410-3 m3 /mol288.876103mol/h =6474.98 m3/h。,18,煤气表上读得煤气消耗量是68.37m3，使用期

6、间煤表的平均表压力是44mmH2O，平均温度为17，大气 平均压力为751.4mmHg，求： 1）消耗多少标准m3的煤气； 2）其他条件不变，煤气压力降低到30mmH2O，同样读数相当于多少标准m3煤气； 3）其它同1）但平均温度为30，又如何？,解：1）由于压力较底，故煤气可作理想气体,例3-,19,2）,3）,20,3-2 理想混合气体,一、考虑理想混合气体的基本原则：,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。,(reduc

7、ed gas constant of a mixture),(reduced molar mass of a mixture),21,二、混合气体的分压力定律和分容积定律,1.分压力定律(Dalton law of partial pressure),混合气体的分压力 :,维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力,22,2、分容积定律(law of partial volume) 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。,三、混合气体成分,2.体积分数(volume fraction of a mixture),3.摩尔分数(mole fraction of a mixture),1.质量分数(mass fraction of a mixture),某组元气体的质量,混合气体总质量,某组元气体的体积,混合气体总体积,某组元气体的摩尔数,混合气体总摩尔数,24,4.各成分之间的关系,25,6.利用混合物成分求M混和Rg混,a)已知质量分数,26,b)已知摩尔分数,27,由A、B两种气体组成的混合气体，若质量分数wAwB, 是否一定有摩尔分数xAxB,为什么？试以H2和CO2混合物，,说明之。,解：,例3-,2