气体和蒸汽的性质.ppt

1、第三章气体和蒸气的性质，3-1理想气体，3-2理想气体的比热容，3-3理想气体的热力学能、焓和熵，3-4水的恒压蒸发过程和水蒸气的p-v图和T-s图，3-5水蒸气表，3-6水蒸气的h-s图，第一部分第三章第一部分：理想气体的性质第一节理想气体的定义第二节比热容第三节理想气体的热力学能、焓和熵第一节理想气体的定义，第一节理想气体的定义。理想气体的基本假设1。分子是不占据体积2的弹性粒子。除了碰撞，分子之间没有作用力。理想气体是在低压和高温下提取的真实气体。定义：在热力学中，完全符合热力学能量只是温度的函数的气体称为理想气体；否则，它被称为实际气体。理想气体：氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、

2、空气、燃气、烟气(在常用的温度和压力下)；实际气体：氨，氟利昂，蒸汽动力装置中的蒸汽，Pa，m3，kg，气体常数，单位：j/(kgk)，k，r=mrg=8.311秒，理想气体方程式，不同量下的理想气体方程式，m kg理想气体，1 kg理想气体，n mol理想气体，1 mol理想气体。第三，我们为什么要讨论不存在的理想气体？它在工程上具有非常重要的实用价值和理论意义。在正常工作参数范围内，根据理想气体性质计算气体工质的热力学性质是足够精确的，其误差在工程中是允许的。对于一般燃气热力发动机和热力设备中的气体工质，热力计算可以根据理想气体性质进行，没有特殊的精度要求。研究了由理想气体状态方程计算出的

3、所列温度和压力条件下的空气比容v，并与实测值进行了比较。空气气体常数Rg=287.06 J/(kgK)，计算依据，相对误差=，(1)温度越高，误差越大；(2)虽然压力高，但温度高时误差不大，温度低时误差较大；(3)当压力低时，即使温度低，误差也很小。这个例子表明，在低温高压下应用理想气体假设有很大的误差。理想气体是低压高温下实际气体的抽象。例1给定氧气瓶的体积，气瓶中氧气的温度是20，安装在气瓶上的压力表指示的压力是15兆帕，气瓶中氧气的质量是多少？溶液：氧气，注意：1。单位转换2。表压和绝对压力之间的关系。在刚性容器中有一种压力为p1、温度为T1的气体，其气体常数称为Rg。之后，加入3千克相

4、同的气体，压力变为p2，温度保持在T1。尝试确定容器的体积v和原始气体质量m1。解决方案：第2节理想气体的比热容，1。比热容及其分类、定义：准静态过程中单位质量物体温度上升1K(或1C)所需的热量称为“比热容”。三者之间的转换关系：定容过程、理想气体、定压过程、机械喷射柴油机理想循环的P v图，1-2:绝热压缩；2-3:恒定体积和吸热；3-4:恒压吸收；4-5:绝热膨胀；5-1:恒定放热，q1=q1v q1p和q1v=cv(T3 -T2) q1p=cp(T4-T3)另外，q2=cv(T5 -T1)，为什么提出比热容的概念？为什么要进一步提出比恒压热容和比定容热容的概念？工程计算中有三种处理比热

5、容的方法：作为温度的函数，用于精确计算。平均比热容，用于更精确的计算。作为一个常数，它被用于近似计算，这在常温下是很好的一致。曲线关系，直线关系，1。作为温度函数的实际比热容用于精确计算。理想气体的比热不仅与过程有关，还随温度而变化。根据实验数据，它通常表示为温度的函数，实际比热容用于计算热量，适用于温差大、计算精度高的情况。2，平均比热容，(1)曲线关系，面积ABCDA，=面积1BC01-面积1AD01，=q02-q01，(2)直线关系，3。第三节理想气体的固定比热容、热力学能、焓和熵，1。理想气体的热力学能量和焓，具有相同温度的状态点(理想气体的可能压力和等温线是相等的热力学能量线和相等的

6、焓线。在相同的温度范围内，所有过程在初始和最终状态下的热力学能量和焓是相同的。理想气体，前面的结果：所以有：理想气体的可逆过程，2，迈耶方程，比恒压热容大于比定容热容，前面提到：考虑到q和w有一些共同点：1是传递的能量；它们可以相互转化。因此，可以做如下类比：3 .理想气体的熵；熵的定义：例子：试着找出自由膨胀时空气的比熵的变化。众所周知，初始空气的温度是膨胀结束时的体积。解决方法：将整个容器中的空气作为一个孤立的系统(系统与外界之间的无功、热量和物质交换)，即第3章第1部分作业，第4版：P94-96练习：1(M=28.01不是28.1，教科书是错误的)，5，10，第3章第2部分：水蒸气的性质

7、，即人。为什么它特别受人们的喜爱？这是因为水分布广泛，价格便宜，无毒无味，水蒸气特别容易获得(它是在常压下加热到100以上时产生的)，但它在常温下以液态水的形式存在，便于我们回收利用。从项目使用的参数范围来看，水蒸气离液态水不远，在工作过程中有状态的变化。此外，占据一定体积的水蒸气分子之间不仅有作用力，而且还有一个分子、两个分子、三个分子和四个分子的混合物，这些分子机械地结合成一个复合体，随着参数的变化，结合和分裂的现象不断发生，所以水蒸气的性质不同于普通气体，甚至更不同于理想气体。第4节水的恒压汽化过程和蒸汽的p-v图和T-s图，第5节蒸汽表，第6节蒸汽的h-s图，第4节水的恒压汽化过程，蒸

8、汽的p-v图和T-s图，汽化和液化，汽化：从液体到气体的过程。蒸发：液体表面的蒸发过程。沸腾：液体表面和内部的强烈蒸发。液化：从气相到液相的过程。相应的温度和压力称为饱和温度(ts)和饱和压力(Ps)，它们彼此一一对应。Ts=f(Ps)，只有一个独立变量。饱和温度和压力：饱和状态：汽化和冷凝的动态平衡，饱和温度ts，饱和压力ps，一对一对应，Ts，PS，Ts=85.95，压力锅PS=1.6巴，ts=113.32。二是水的恒压蒸发过程，容器中装有1kg水、和五种状态：(1)a:不饱和水(过冷水)，t ts过冷度t=ts- t，p和T是独立的状态参数。(2)b:饱和水，t=ts，p和t不再是独立的

9、状态参数，单相均相体系处于平衡状态=f (p或t)。v，u，h，s (3)d:干饱和蒸汽，t=ts，p，t不再是独立的状态参数，处于平衡状态，单相均相系统=f (p或t)。v 、 u 、 h 、 s 、(4) c:湿蒸汽、饱和水和饱和蒸汽的混合物t=ts，p和t不是独立的状态参数。两相非均相平衡系统=f (p或t，x)。X: 1kg湿蒸汽包含xkg饱和蒸汽和(1-x)kg饱和水。(5)e:过热蒸汽，t ts，过热t=t- ts，p和T是独立的状态参数，单相均相系统=f (p，T)。有三个阶段：1)恒压预热阶段a-b:非饱和水变成饱和水。液体比热：2)恒压蒸发阶段b-c-d:饱和水变成干饱和蒸汽

10、，这是一个恒压恒温的相变加热过程。汽化潜热：3)恒压过热阶段d-e:饱和蒸汽变成过热蒸汽，过热比热：3。蒸汽的p-v图和T-s图，1。一点、两条线、三个区域和五个州。2.当压力升高时，饱和温度升高，汽化过程缩短，汽化潜热减少，预热过程延长，液体比热增加。3.饱和水的比容随压力的增加而略有增加，而饱和蒸汽的比容随压力的增加而明显减小。4.临界点的汽化潜热为零，即汽化在瞬间完成。第5节蒸汽表，饱和水和饱和蒸汽表，不饱和水和过热蒸汽表，1。饱和水和饱和蒸汽表，饱和水和干饱和蒸汽表，3。计算步骤，1。确定状态，已知(p，t)，已知(p，v)，2。根据状态检查相应的图或表，检查饱和水和饱和蒸汽表中的湿蒸汽，然后，3。热力学能量可以通过使用公式u=h-pv获得。P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，计算温度、比焓、比热力学能和比熵。检查饱和水和蒸汽表，ts=151.85C，v=0.0010928m3/kg，v =0.37481m3/kg，溶液：湿蒸汽，h=640.1kJ/kg，h=2748.5kj/kg，s=1.8604kj/(。这是热力学过程分析中常用的方法，一种叫做示功图，另一种叫做热图，但功和热都是一个区域，不是直接的。h-s图可以用线段来表示功和热，线段由上边界线、下边界线、恒压线组、恒温线组、定容