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1、理想气体的性质及理想气体的性质及状态方程和比热的状态方程和比热的计算方法计算方法. .本章基本要求本章基本要求v4掌握混合气体分压力、分容积的概念v1 掌握理想气体状态方程的各种表述形式，v 并应用理想气体状态方程及理想气体定值v 比热进行各种热力计算 v2掌握理想气体平均比热的概念和计算方法v3理解混合气体性质 . .本章重点本章重点1理想气体的热力性质理想气体的热力性质2理想气体状态参数间的关系理想气体状态参数间的关系3理想气体比热理想气体比热. .2-1 2-1 理想气体状态方程理想气体状态方程一一理想气体定义理想气体定义忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响忽略气体分子间相互作用力
2、和分子本身体积影响,仅具有弹性质仅具有弹性质点点的的气气体体，注注意意：当当实实际际气气体体p0v的的极极限限状状态态时时，气气体体为为理理想想气体。气体。二二理想气体状态方程的导出理想气体状态方程的导出二二V：nKmol气体容积m3；V：质量为：质量为mkg气体所气体所占的容积；占的容积；P：绝对压力：绝对压力Pa；v：比容：比容m3/kg；T：热力学温度：热力学温度K状状态态方方程程VM：摩尔容积：摩尔容积m3/kmol；RM：通用气体常数，：通用气体常数，J/kmolK；. .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（idealgas）可用简单的式子描述可用简
3、单的式子描述如汽车发动机和航空发动机以空气为如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等主的燃气、空调中的湿空气等2、实际气体（、实际气体（realgas）不能用简单的式子描述，真实工质不能用简单的式子描述，真实工质火力发电的水和水蒸气、制冷空调中火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等制冷工质等. .状态方程的应用状态方程的应用1 求平衡态下的参数2 两平衡状态间参数的计算3 标准状态与任意状态或密度间的换算4 求气体体积膨胀系数. .：体体积积为为V的的真真空空罐罐出出现现微微小小漏漏气气。设设漏漏气气前前罐罐内内压压力力p为为零零，而而漏漏入入空空气气的的流流率率与与p0
4、p成成正正比比，比比例例常常数数为为，p0为为大大气气压压力力。由由于于漏漏气气过过程程十十分分缓缓慢慢，可可以以认认为为罐罐内内、外外温温度度始终保持始终保持T0不变，试推导罐内压力不变，试推导罐内压力p的表达式。的表达式。 例2：容器内盛有一定量的理想气体，如果将气体放出一部分后达到了新的平衡状态，问放气前、后两个平衡状态之间参数能否按状态方程表示为下列形式： （a） （b）题解解解：放放气气前前、后后两两个个平平衡衡状状态态之之间间参参数数能能按按方方程程式式a形形式式描描述述，不不能能用用方方程程式式b描描绘绘，因因为为容容器器中中所所盛盛有有一一定定量量的的理理想想气体当将气体放出一
5、部分后，其前、后质量发生了变化气体当将气体放出一部分后，其前、后质量发生了变化根据根据，而，而可证。可证。解解例例例例1 1. .例题例题例题例题1 1解解: :由题设条件已知由题设条件已知 漏入空气的流率: 罐内的状态方程dV=0;dT=0 积分(P由0到p)得微分（2） （1） 或或. . 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。 哪些气体可当作理想气体哪些气体可当作理想气体T常温，常温，p7MPa的双原子分子的双原子分子理想气体理想气体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如汽车发动机和航空
6、发动机以空气为主的燃气等三原子分子三原子分子H2O,CO2)一般不能当作理想气体一般不能当作理想气体特殊，如空调的湿空气，高温烟气的特殊，如空调的湿空气，高温烟气的CO2，可以，可以. .2-2 理想气体的比热理想气体的比热 计算内能计算内能, , 焓焓, , 热量都要用到比热热量都要用到比热定义定义:比热比热单位物量的物质升高单位物量的物质升高1K或或1oC所需的热量所需的热量c : 质量比热容质量比热容 Mc:摩尔比热容摩尔比热容 C: 容积比热容容积比热容 C=Mc=22.414C. .Ts(1)(2)1K比热容是过程量还是状态量比热容是过程量还是状态量?c1c2用的最多的某些特定过程的
7、比热容用的最多的某些特定过程的比热容定容比热容定容比热容定压比热容定压比热容. .定容比热容定容比热容cv任意准静态过程任意准静态过程u是状态量，设是状态量，设 定容定容物理意义：物理意义：v时时1kg工质升高工质升高1K内能的增加量内能的增加量. .定压比热容定压比热容cp任意准静态过程任意准静态过程h是状态量，设是状态量，设 定压定压物理意义：物理意义：p时时1kg工质升高工质升高1K焓的增加量焓的增加量. .cv和和cp的说明的说明1、cv和和cp，过程已定，过程已定,可当作状态量可当作状态量。2、前面的推导没有用到理想气体性质，所以、前面的推导没有用到理想气体性质，所以适用于任何气体。
8、适用于任何气体。3、梅耶公式：、梅耶公式：，比热比：比热比：. .定值、真实、平均比热 定值比热：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相定值比热：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相定值比热：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相定值比热：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体，它们的摩尔比热值都相等，称为定值比热同的气体，它们的摩尔比热值都相等，称为定值比热同的气体，它们的摩尔比热值都相等，称为定值比热同的气体，它们的摩尔比热值都相等，称为定值比热 真实比热：相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。真实比热：相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。平均比热平均比热比
9、热与温度的函数关系比热与温度的函数关系:. .23混合气体的性混合气体的性质v混合气体的分压力混合气体的分压力:维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力 v道尔顿分压定律道尔顿分压定律:维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。 v阿密盖特分容积定律：阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和。即：混合气体的分容积：混合气体的分容积：. .有关定义 o质量成分定义式：质量成分定义式：o容积成分定义式：容积成分定义式：o摩尔成分定义式：摩尔成分定义式：某组元气体的质量混合气体总质量某组元气体的容积混合气体总容积组元气体的摩尔数混合气体总摩尔数.
10、 . 本章应注意的问题2考虑比热随温度变化后，产生了多种计算理想气体热考虑比热随温度变化后，产生了多种计算理想气体热 力参数变化量的方法，要熟练地掌握和运用这些方法，力参数变化量的方法，要熟练地掌握和运用这些方法， 必须多加练习才能达到目的。必须多加练习才能达到目的。1运用理想气体状态方程确定气体的数量和体运用理想气体状态方程确定气体的数量和体 积等，需特别注意有关物理量的含义及单位的选取。积等，需特别注意有关物理量的含义及单位的选取。3在非定值比热情况下在非定值比热情况下,理想气体内能、焓变化量的计算理想气体内能、焓变化量的计算方法，理想混合气体的分量表示法，理想混合气体相方法，理想混合气体的分量表示法，理想混合气体相对分子质量和气体常数的计算。对分子质量和气体常数的计算。. .
