《工程热力学 第3章 理想气体性质2010 330 419 20101012131845》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程热力学 第3章 理想气体性质2010 330 419 20101012131845（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本章主要知识点本章主要知识点本章主要知识点本章主要知识点 1 1 理想气体概念 理想气体概念 理想气体概念 理想气体概念 2 2 理想气体状态方程式及气体常数 理想气体状态方程式及气体常数 理想气体状态方程式及气体常数 理想气体状态方程式及气体常数 3 3 理想气体的比热容 理想气体的比热容 理想气体的比热容 理想气体的比热容 4 4 理想气体热力学能 焓 熵的计算 理想气体热力学能 焓 熵的计算 理想气体热力学能 焓 熵的计算 理想气体热力学能 焓 熵的计算 第三章第三章第三章第三章理想气体的热力性质理想气体的热力性质理想气体的热力性质理想气体的热力性质 Properties of Idea
2、l GasProperties of Ideal Gas PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 工程热力学的两大类工质工程热力学的两大类工质工程热力学的两大类工质工程热力学的两大类工质 1 理想气体 理想气体 ideal gas 可可用用简单简单的公式描述的公式描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为主的如汽车发动机和航空发动机以空气为主的 燃气燃气 空调中的 空调中的湿空气湿空气等等 2 实际气体 实际气体 real gas 不不能用能用简单简单的公式描述 真实工质 的公式描述 真实工质 如火力发电的如火力发电的水水和和水蒸气水蒸气 制冷空调中 制冷空调中制制 冷工质冷
3、工质等等 3 3 1 1 理想气体的概念理想气体的概念理想气体的概念理想气体的概念 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1 分子之间没有作用力分子之间没有作用力 2 分子本身不占体积分子本身不占体积 但是但是 当实际气体当实际气体 p 很小很小 v 很大很大 T不太低时不太低时 即处于即处于远离液态远离液态的的稀薄稀薄状状 态时的气体态时的气体 可视为可视为理想气体理想气体 理想气体理想气体理想气体理想气体模型模型模型模型Model of idealModel of ideal gasgas 现实中没有理想气体现实中没有理想气体 PDF 文件使用 pdfFactory
4、 Pro 试用版本创建 R Rg g 气体常数气体常数气体常数气体常数 常用气体的气体常数可查表得到 常用气体的气体常数可查表得到 常用气体的气体常数可查表得到 常用气体的气体常数可查表得到 1 kmol m pVRT kmol npVnRT 1 kg g pvR T kg g mpVmR T 理想气体状态方程式理想气体状态方程式理想气体状态方程式理想气体状态方程式 V V mm 摩尔体积摩尔体积摩尔体积摩尔体积MM 摩尔质量摩尔质量摩尔质量摩尔质量 g MpvMR T R R R R g g MM摩尔气体常数摩尔气体常数摩尔气体常数摩尔气体常数 PDF 文件使用 pdfFactory Pro
5、 试用版本创建 R 摩尔摩尔气体常数气体常数 与气体种类无关与气体种类无关 kJ 8 3143 kmol K R Rg 气体常数气体常数 随气体种类变化随气体种类变化 kJ kg K R Rg M 8 3143 kJ 0 287 kg K 28 97 R R M g空气 空气 例如例如 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 利用状态方程式利用状态方程式利用状态利用状态方程方程式式计算时注意计算时注意计算时注意计算时注意 1 绝对压绝对压力力 2 温度温度单单位位 K 3 统一统一单单位位 最好均最好均用用国国际单际单位位 PDF 文件使用 pdfFactory Pro
6、试用版本创建 计算实例计算实例计算实例计算实例 V 1m3的的容器容器有有N2 温度温度为为20 压压力力 表读表读数数1000mmHg pb 1atm 求求N2质量 质量 1000 1 0 28 168 4 8 3143 20 pVM mkg R T 1 2 5 1000 1 013 101 0 28 760 1531 5 8 3143 293 15 pVM mkg R T 3 5 1000 1 1 013 101 0 28 760 2658 8 3143 293 15 pVM mkg R T 4 5 1000 1 1 013 101 0 28 760 2 658 8 3143 1000 2
7、93 15 pVM mkg R T PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 3 2 2 理想气体的比热容理想气体的比热容理想气体的比热容理想气体的比热容 一 比热容的定义一 比热容的定义一 比热容的定义一 比热容的定义 物体温度升高物体温度升高物体温度升高物体温度升高1K1K所需要的热量称为该物体所需要的热量称为该物体所需要的热量称为该物体所需要的热量称为该物体 的的的的热容量热容量热容量热容量 简称 简称 简称 简称热容热容热容热容 单位质量物质单位质量物质单位质量物质单位质量物质的热容量称为该物质的的热容量称为该物质的的热容量称为该物质的的热容量称为该物质的比热比
8、热比热比热 容容容容 或 或 或 或质量热容质量热容质量热容质量热容 用 用 用 用c c表示 表示 表示 表示 单位为单位为单位为单位为J J kgkg K K 或或或或kJ kJ kgkg K K q c dT Q C dT kJ K PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1mol 1mol 物质的热容量称为摩尔热容物质的热容量称为摩尔热容物质的热容量称为摩尔热容物质的热容量称为摩尔热容 C C mm 物质的热容称为体积热容物质的热容称为体积热容物质的热容称为体积热容物质的热容称为体积热容 C C 它们之间的关系为 它们之间的关系为 它们之间的关系为 它们之间的关系
9、为 0 0224 m CMc C 3 1Nm 问题 问题 比热是状态量还是过程量 比热是状态量还是过程量 kJ mol K 3 kJ NmK PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 T s 1 2 1 K 比热容是过程量还是状态量比热容是过程量还是状态量比热容是过程量还是状态量比热容是过程量还是状态量 c1 c2 q c dt 用的用的最多最多的的某些特定过程某些特定过程的的比热容比热容 定容比热容定容比热容 定压比热容定压比热容 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 定容比热容定容比热容定容比热容定容比热容 qdupdvdhvdp u是状态量 是
10、状态量 设设 vTfu vT uu dudTdv Tv vT uu qdTpdv Tv 定容定容 v u qdT T Vvv qu c dTT Vv q c dT PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 定压比热容定压比热容定压比热容定压比热容 qdupdvdhvdp h是状态量 是状态量 设设 hf T p pT hh dhdTdp Tp pT hh qdTv dp Tp 定压定压 p h qdT T ppp qh c dTT pp q c dT PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 c cv v 和和和和c c p p 的说明的说明的说明的说明
11、 1 cv和和 cp 过程已定过程已定 为状态量 为状态量 2 前面前面的的推导推导没有没有用用到到理想气体理想气体性性质质 3 h u s 的的计算要计算要用用cv和和 cp vv u c T 适适用于用于任何任何气体 气体 pp h c T 定容比热定容比热等于等于定定 v 时时单单位位质量的质量的工质工质温度升高温度升高1K 热热力力学学能的能的增加增加量量 定压比热定压比热等于等于定定 p 时时单单位位质量的质量的工质工质温度升高温度升高1K 焓焓的的增加增加量 量 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 二 二 二 二 理想气体的理想气体的理想气体的理想气体的比
12、比比比热容热容热容热容 理想气体的热力学能理想气体的热力学能u 1843年焦耳年焦耳实实验验 对对于于理想气体理想气体 qduw 0 du pv AB 绝热自由膨胀绝热自由膨胀 真空真空 T 不变不变 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 理想气体的绝热自由膨胀理想气体的绝热自由膨胀理想气体的绝热自由膨胀理想气体的绝热自由膨胀 pT uu dudTdp Tp 无关与必然pu p u dp T 0 0 Tfu uf T p uf T v vT uu dudTdv Tv 0 0 T u dvuv v Q必然与 无关 0 dup v T 不变不变 PDF 文件使用 pdfFa
13、ctory Pro 试用版本创建 理想气体理想气体理想气体理想气体的物理解释的物理解释的物理解释的物理解释 热热力力学学能能由由 内内动能动能 内位 内位能能 构成构成 T v 理想气体无分子间作用力 理想气体无分子间作用力 u只决只决 定定于于内内动能 动能 因此只因此只是是T 函函数数 uf T T 理想气体理想气体u只只与与T有关 有关 由由于于 理想气体理想气体h是是否也只否也只与与T 有关有关 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 一般一般工质工质 理想气体理想气体 V du c dT 理想气体的比热容理想气体的比热容理想气体的比热容理想气体的比热容 vv u
14、 c T pp h c T p dh c dT 理想气体的理想气体的cV和和cp仅是温度的函数仅是温度的函数 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 理想气体理想气体 p Vg dhdud pv ccR dTdTdT 迈耶公式迈耶公式 Mayer s formula pVg p mV m ccR CCR 迈耶公式反映了定压比热 定容比热及气体常数迈耶公式反映了定压比热 定容比热及气体常数迈耶公式反映了定压比热 定容比热及气体常数迈耶公式反映了定压比热 定容比热及气体常数 之间的关系 之间的关系 之间的关系 之间的关系 迈耶公式表明 尽管理想气体的定压比热和定容迈耶公式表明
15、 尽管理想气体的定压比热和定容迈耶公式表明 尽管理想气体的定压比热和定容迈耶公式表明 尽管理想气体的定压比热和定容 比热都和温度有关 但比热都和温度有关 但比热都和温度有关 但比热都和温度有关 但两两者者之之差却与差却与温度温度无无两两者者之之差却与差却与温度温度无无 关关关关 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 pp m VV m cC cC 比热比比热比 1 1 g V g p R c R c p v c c 或写或写为为 定义定义 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1 按定比热计算按定比热计算 2 按按真实真实比热计算比热计算 3 3
16、 3 3 理想气体理想气体理想气体理想气体u u h h和和和和s s的计算的计算的计算的计算 3 按平均比热法计算按平均比热法计算 h u s的的计算要计算要用用cv和和 cp dd p hc T v dduc T vp dvdp dscc vp p g c dT dp R Tp v g c dTdv R Tv PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 定值比热定值比热定值比热定值比热 当温度变化范围不大 计算精度要求不当温度变化范围不大 计算精度要求不当当温度温度变化范围不变化范围不大 计算大 计算精精度要度要求不求不 高时 高时 高时 高时 可近似采用可近似采用可可近似采近似采用用定值比热定值比热定定值值比热比热计算 计算 计算 计算 定值比热的确定 定值比热的确定 定值比热的确定 定值比热的确定 1 1 取取取取2525 时的实验值 常用气体的查附录得到时的实验值 常用气体的查附录得到时的实时的实验值验值 常用气体的 常用气体的查附录得到查附录得到 2 2 由分子运动理论得出定值摩尔热容由分子运动理论得出定值摩尔热容由由分子分子运运动理动理论得出定值论得出定
