《物理化学第3章 理想气体 1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学第3章 理想气体 1（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 工质的热力性质和热力过程 1热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer 热能和机械能之间的转化必须借助于某种 物质； 不同的工质对能量转换有不同的影响；空气、水蒸气、燃气、制冷剂等 为了实现能量转换，热力系统的状态必须 发生连续的变化工质的热力性质热力过程工质状态参数的变化规律热量和功的计算2热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer3-1 概述 一、物质的集态（相） 固态、液态、气态； 相是指热力系统中物理性质和化
2、学组成完全 均匀的部分； 在一定条件下相与相之间可以互相转化，称 为相变过程(或集态变化)。 3热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer二、p-v -T 热力学面 水的热力学面两相区单相区 气液固pvT六个区：三个单相区、三个两相区液-气固-气固-液pvT4热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer饱和线、三相线和临界点pv 四条线：三条饱和线、一条三相线饱和气线三相线饱和液线饱和固线 T临界点一个点：临界点5热工学 Fu
3、ndamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer三、相图ppTT液液气气固固水一般物质三相点三相点临界点临界点流体流体升华线升华线凝固线凝固线汽化线汽化线6热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer思考题3. 有没有 t 500 的水？1. 溜冰冰刀2. 北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相？4. 有没有-3 的蒸气？7热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transf
4、er四、工质原则上，固、液、气三态物质都可以作为热 能和机械能相互转换所凭借的物质；但是，热能和机械能相互转换是通过工质的 体积变化来实现的，而能迅速有效地实现体 积变化的是气态物质；这里所说的工质是气态物质； 理想气体 水蒸气 湿空气8热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer3-2 理想气体的热力性质和热力过程 一、理想气体及其状态方程 从微观上讲，凡符合下述假设的气体称为理想气体：1、理想气体气体分子是不占据体积的弹性质点；气体分子相互之间没有任何作用力。从宏观上讲，压力趋近于零，比体积趋近于无穷大时的
5、气体。9热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer现实中没有理想气体但是,当实际气体 p 很小,V 很大, T不太低时,即处于远离液态的稀薄状 态时,可视为理想气体。 10热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer当实际气体 p 很小, V 很大, T不太低 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
6、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 11热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer2 2. . 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 又称又称克拉贝龙方程式克拉贝龙方程式。R Rg g为为气体常数气体常数，单位为，单位为 J/(kgK)J/(kgK)，其数值取决于气体的种类，与气体状态无其数值取决于气体的种类，与气体状态无 关关, ,可由附录可由附录A-2A-2查取。查取。对质量为对质量为m m 的理想气体，的理想气体
7、，物质的量：物质的量：n n，单位：单位： molmol（摩尔）。摩尔）。摩尔质量：摩尔质量： MM ，1 mol1 mol物质的质量，物质的质量，kg/molkg/mol。 12热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer物质的量物质的量与与摩尔质量摩尔质量的关系：的关系：1 1 kmolkmol物质的质量数值与气体的物质的质量数值与气体的相对分子质量相对分子质量的数值的数值 相同。相同。摩尔质量摩尔质量与气体的与气体的相对分子量相对分子量之间的关系：之间的关系：摩尔体积摩尔体积： V Vmm ，1 1 mo
8、lmol物质的体积，物质的体积， mm3 3/mol/mol。 13热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer令令，则得则得R 称为称为摩尔（通用）气体常数摩尔（通用）气体常数。根据根据阿伏伽德罗定律阿伏伽德罗定律，同温、同压下任何气体的，同温、同压下任何气体的 摩尔体积摩尔体积V Vmm都相等，所以任何气体的都相等，所以任何气体的摩尔气体常数摩尔气体常数R R 都等于常数，并且与气体所处的具体状态无关。都等于常数，并且与气体所处的具体状态无关。R=8.314 J/(molK)14热工学 Fundamenta
9、ls of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer气体常数气体常数Rg 与摩尔气体常数与摩尔气体常数R的关系：的关系：可得可得物质的量为物质的量为 n n 的的理想气体的状态方程式理想气体的状态方程式由式由式15热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer4、例31 体积为0.03m3的钢瓶内装有氧气，其压力为0.7MPa、温度为20C。由于使用，压力降至0.28MPa而温度不变。问使用了多少氧气？解（一）： 16热工学 Fundamentals of Engi
10、neering Thermodynamics and Heat Transfer解（二）： 17热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer18热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer二、理想气体的比热容二、理想气体的比热容 1 1、比热容的定义、比热容的定义 热容：工质温度升高1K（或1C）所吸收的 热量称为热容，用C 表示。比热容：摩尔热容：单位：J/(J/(kgKkgK) )单位：J/(J/(molKmolK) )19
11、热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer2、比定容热容和比定压热容 比定容热容 ：比定压热容 ：20热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer3、理想气体比热容 理想气体：迈耶尔公式： 21热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer变比热容 真实比热容： 平均比热容：比热容表法：直线关系：（附录A-3查系数）（附录A-4 ）（附录A-5
12、） 22热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer定值比热容 单原子 气体双原子 气体三原子 气体（附录A-2 ） 23热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer4、例32 试计算每千克氧气从200C定压吸热至380 C 和从380C定压吸热至900 C 所吸收的热量？ 只要求定值比热容！ 解： 24热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfe
13、r三、理想气体的热力学能、焓、熵 1、理想气体的热力学能和焓25热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer2、理想气体的熵 26热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer 27热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer 28热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Tra
14、nsfer29热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer3、例33 已知质量为20kg的氮气经冷却器后，其压力由0.09MPa下降到0.087MPa，温度由320C下降到20C。试求经冷却器后氮气的热力学能、焓、熵的变化。（按定值比热容计算） 解： 30热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer 31热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer 32热工学 Fundamentals of Engineering Thermodynamics and Heat Transfer四、理想气体的混合物四、理想气体的混合物1.
