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1、第二章理想气体的性质Chapter2.PropertiesofIdealGas,2.1理想气体的状态方程EquationofStateforIdealGas2.2理想气体的比热SpecificHeatofIdealGas2.3混合理想气体的性质PropertiesofIdealGasMixtures,工程热力学的两大类工质,1、理想气体（idealgas）,可用简单的式子描述如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等,2、实际气体（realgas）,不能用简单的式子描述，真实工质如火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等,实际气体的特点Characteristicsofrea
2、lgasesincludes:由大量分子组成(consistsoflargequantitiesofmolecular)分子做无规则运动(moleculestakerandommovementcontinuously)分子间有作用力(interactionforceamongmolecules)分子本身有体积(thevolumeofmolecules)以上特点决定了实际气体的性质很复杂。,1.两点假设(Assumptions)忽略分子的容积(Thevolumeofthegasmoleculeisnegligible.)。忽略分子之间的作用力(Theinteractionforcesbetwee
3、nmoleculesarenegligible),3.1理想气体的状态方程（EquationofStateforIdealGas）,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CO2,2.理想气体状态方程式Equationofstateforidealgas(1).For11kgworkinggas,Pv=RTP:绝对压力(absolutepressure)，Pa。v:比容(specificvolume),m3/
4、kg。T：热力学温度(KelvinTemperature),K。R：气体常数(Gasconstant)与气体的种类有关。(2)Formkgworkinggas,mPv=mRTorPV=mRT,摩尔质量(molarmass):themassof1molsubstance(1mol物质的质量)，M摩尔体积(molarvolume):thevolumeof1molsubstance(1mol物质占有的体积)，Vm。阿伏假德罗定律(Avogadroshypothesis):在同温同压下，各种气体的摩尔体积都相等。,在标准状况下,(3)For1molworkinggas,Vm=Mrv/1000，Mr：分
5、子量。MrPv=MrRTPVm=RmT,Vm常用来表示数量,Rm与R的区别,Rm通用气体常数,R气体常数,M-Molarmass,例如,UniversalGasconstant,与气体种类无关,Gasconstant,与气体种类有关,(4)FornMoleworkinggasFornmolgas,PV=nRmT,理想气体(DefinitionofIdealGas)：,凡遵循克拉贝龙(Clapeyron)方程的气体,四种形式的克拉贝龙方程：,Rm与R,摩尔容积Vm,状态方程(E.O.S),统一单位,计算时注意事项实例Attentions:,V=1m3的容器有N2，温度为20，压力表读数1000m
6、mHg，pb=1atm，求N2质量。,1）,2）,3）,4）,ThevolumeoftheroomisV=4m5m6m=120m3Themassofairinaroomisdeterminedfromtheidealgasrelationtobe,Example.Determinethemassofairinaroomwhosedimensionsare4m5m6mat100kPaand25SolutionThemassofairinaroomistobedetermined.AnalysisAiratspecifiedconditionscanbetreatedasanidealgas.Fr
7、omtable,thegasconstantofairisR=0.287kJ/kg.KandtheabsolutetemperatureisT=25+273.15=298.15K.,3.2比热和热容SpecificHeatsandHeatCapacity1.比热容（比热）的定义DefinitionofSpecificheat将单位物量的物质温度升高1K所需加入的热量。Theenergyrequiredtoraisethetemperatureofaunitquantityofasubstancebyonedegree,2.基于不同物量单位的三种比热(ThreekindsofSpecifiche
8、atsbasedondifferentquantityunits)质量比热容(Specificheatbasedonmass)1kg物体温度1K升高1K所吸收的热量，记作c，单位为J/kgKItisdenotedascanditsunitisJ/kgK),(2)摩尔比热容(Specificheatbasedonmole)：MckJ/kmolK1mol物体温度1K升高1K所吸收的热量，记作Mc单位为kJ/kmolK)。(3)体积比热容(SpecificheatbasedonVolumeatstandardcondition)ckJ/Nm3K(标准状态下1m3(1Nm3)物体温度升高1K所吸收的热
9、量，记作c单位为kJ/m3K)。,比热容,c:质量比热容,Mc:摩尔比热容,C:容积比热容,Mc=Mc=22.414C,Therelationshipamongthethreespecificheat,T,s,(1),(2),1K,比热容是过程量还是状态量?,c1,c2,用的最多的某些特定过程的比热容,定容比热容,定压比热容,3.定压比热和定容比热SpecificheatatconstantpressureandatconstantvolumeForaconstantpressureprocess:or,andforaconstantvolumeprocess:,or,迈耶公式Mayersfo
10、rmula,令,比热比,理想气体的定压和定容比热容的关系TherelationbetweentwospecificheatofIdealgases,4.理想气体比热容的计算,温度是影响比热容的主要因素(Temperatureisthemainfactorthathasinfluenceonthespecificheat）,(1)真实比热Actualspecificheat,根据实验结果整理,(2)平均比热Meanspecificheat,t,t2,t1,c(cp,cv),附表3，4，5，6,c=f(t),摄氏,求O2在100-500平均定压热容,分子运动论,(3)定比热容Constantspe
11、cificheat,运动自由度,当温度变化不大时，可认为比热容为常数，与温度无关，此时也是常数。Whenthechangeintemperatureisnotsolarge,theinfluenceoftemperatureonspecificheatisnegligible.,k,1.67,1.4,1.29,Exercises：,1.Calculatetheconstantspecificheatofairbasedonmass.2.Calculatethemeanspecificheatofoxygenbetween100to650,2.3混合理想气体的性质PropertiesofIdea
12、lGasMixtures,1.混合气体的分压力和道尔顿分压力定律ComponentpressureandDaltonslawofadditivepressures（1）分压力的定义（DefinitionofComponentpressure）假定混合气体中组成气体单独存在，并具有与混合气体相同的温度及容积时的压力。（2）道尔顿分压力定律(Daltonslawofadditivepressures),2.混合气体的分容积和阿密盖特分容积定律ComponentVolumeandAmagatslawadditivevolume（1）Definitionofcomponentvolume(分容积的定义
13、)假定混合气体中组成气体具有与混合气体相同的温度及压力时，单独存在所占有的容积。（2）Amagatslawadditivevolume(阿密盖特分容积定律),3.Compositionofgasmixture(混合气体的成分)（1）质量成分（massfraction）(2)容积成分（volumefraction),(3)摩尔成分（molefraction)(4)质量成分、容积成分与摩尔成分间的换算关系（relationshipbetweenmassfraction,volumefractionandmolefraction),4.混合气体的折合分子量与气体常数Molarmass(Average
14、mass)andthegasconstant（1）Molarmass(折合分子量)（2）Gasconstant(折合气体常数),5.分压力的确定DeterminetheComponentpressure6.混合气体的比热Specificheatofgasmixture,ReadingandReview(阅读和复习）BookofEnglishversion(英文版教材)Sections2.6onPage8789(第8789页第2.6节）Sections2.92.10onPage98105，(第98105页第2.92.10节）BookofChineseversion(中文版教材)Chapter2（第二章）,
