《理想气体的性质》PPT课件.ppt

1、工程热力学蒋爱国上海海事大学轮机工程系,第二篇 工质的性质,理想气体的性质 实际气体的性质 水蒸气与湿空气 理想气体的热力过程,第4章 理想气体的热力性质,第一节 理想气体的状态方程 第二节 理想气体的比热容 第三节 理想气体的热力学能、焓和熵 第四节 理想气体混合物,4.1 理想气体的状态方程,一、理想气体与实际气体,定义：假想气体，其分子是些弹性的，不具体积的质点；分子间没有相互作用力。 热力学中，把完全符合 及热力学能仅为温度的函数 的气体，称为理想气体；否则称为实际气体。,理想气体：氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、空气、 燃气、烟气（在通常使用的温度、压力下） 实际气体：氨、氟里

2、昂、蒸汽动力装置中的水蒸气,摩尔（mol）是国际单位制中用来表示物质量的基本单位。物质中所包含的基本单元数与0.012千克碳-12的原子数目相等时物质的量即为1mol。 为6.02251023个。 实验表明：任何物质6.02251023个分子的质量，以克为单位时，数值上恰等于其分子量。 故分子量为M的物质，其摩尔质量为M。例：水的分子量为18，1mol水中有6.02251023个水分子，水的摩尔质量为18g/mol，或18kg/kmol。 若以m表示物质的质量，n表示摩尔数，则： 若以Vm表示1kmol气体的容积，叫千摩尔容积，则： Vm= Mv m3/kmol,二、摩尔、摩尔质量、摩尔容积,

3、三、理想气体状态方程,1kg气体：,1kmol气体：,m kg气体：,n kmol气体：,R为是一个既与状态无关，也与理想气体种类无关的常量，称为“通用气体常数”.,Rg为气体常数 ,与气体种类有关。,VM为千摩尔体积，单位是,在标准状态下(Tn=273.15K、pn=0.101325MPa), 1kmol气体体积为：,例4-1 已知氧气瓶的容积 ，瓶内氧气温度为20，安装在瓶上的压力表指示的压力为15Mpa，试求瓶内氧气的质量是多少？,解：,氧气：,例4-2 刚性容器中原先有压力为p1、温度为T1的一定质量的某种气体，已知其气体常数为Rg。后来加入了3kg的同种气体，压力变为p2、温度仍为T

4、1。试确定容器的体积和原先的气体质量m1。,解：,4.2 理想气体的比热容,一、比热容及其分类,定义：单位物量物体在准静态过程中温度升高1K（或1C）所需要的热量称为“比热容”。,千摩尔比热容：,质量比热容：,体积比热容：,三者的换算关系：,定容过程 和定压过程,理想气体,二、迈耶方程（理想气体）,三、应用比热容计算热量的方法,（一）真实比热容 （温度的复杂函数） （二）定值比热容（简单处理）,（三）平均比热容计算热量的方法,1. 曲线关系,面积ABCDA,=面积1BC01-面积1AD01,=q02-q01,2. 直线关系,直线关系平均比热容见表4-2，注意：表中t用（t1+t2）代入,例4-

5、3 试分别利用比热表4-4和比热表4-2，计算100kg空气在定压下从900加热到1300所需的热量，并进行比较。,解:,查表4-4,查表4-2,4.3 理想气体的热力学能、焓和熵,一、理想气体的热力学能和焓,温度相同的状态点（可能压力和比体积不同）其热力学能和焓就相同。理想气体的等温线即为等热力学能线、等焓线。,同温度范围内所有过程初、终状态热力学能变化量相同，焓变化量都相同。,理想气体闭口系可逆过程， 理想气体开口系可逆过程,定容,定压,二、理想气体的熵,例4-5 试求空气在自由膨胀中比熵的变化量，已知初态空气 的温度为 ，体积为 ，膨胀终了的容积 。,解：取整个容器内的空气为孤立系统（系

6、统与外界无功、热及物质交换）,即：,4.4 理想气体混合物,T 、VPi T、 P Vi,分压力和分体积,道尔顿分压定律,理想混合气体：由若干不同理想气体（组分）所组成。,一、道尔顿分压定律,二、分体积 定律,（亚美格分体积定律）,所以，得到分体积定律,1、质量分数,三、理想混合气体的分数（成分：三种表示方法）,已知理想混合气体由n种理想气体组成，其中任一种组成气体的质量为mi ，分体积为Vi，千摩尔数为ni(i=1,2,n)，则理想混合气体的分数分别为,混合气体总质量,第i种组成气体的质量分数,2、体积分数,第i种组成气体的体积分数,由,由状态方程有,3、摩尔分数,混合气体总摩尔数,第i种组成气体的摩尔分数,四、理想混合气体的千摩尔质量和气体常数 （折合）,（混合气体的体积分数和摩尔分数在数值上是相等的）,五、理想混合气体的比热容、热力学能、焓和熵,1、比热容,对第i种组分,理想混合气体的质量比热容,理想混合气体的体积比热容,2、热力学能、焓和熵,理想混合气体的热力学能为各组成气体热力学能之和,理想混合气体的焓和比焓,