气体和蒸汽的性质.pptx
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1、1 3-1 理想气体理想气体分子为不占体积的弹性质点分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力除碰撞外分子间无作用力理想气体是实际气体在理想气体是实际气体在低压高温低压高温时的抽象。时的抽象。一、理想气体一、理想气体(perfect gas or ideal gas)的基本假设的基本假设Pam3kg气体常数气体常数,单位为单位为J/(kgK)KR=MRg=8.314 5 J/(molK)二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程(ideal-gas equation)(ideal-gas equation)2 考察按理想气体状态方程求得的空气在
2、表列温度、压力条件下考察按理想气体状态方程求得的空气在表列温度、压力条件下的比体积的比体积v,并与实测值比较。空气气体常数,并与实测值比较。空气气体常数Rg=287.06 J/(kgK)计算依据计算依据相对误差相对误差=3(1)温度较高,随压力增大,误差增大温度较高,随压力增大,误差增大;(2)虽压力较高,当温度较高时误差还不大,但温度较低,虽压力较高,当温度较高时误差还不大,但温度较低,则误差极大则误差极大;(3)压力低时,即使温度较低误差也较小。)压力低时,即使温度较低误差也较小。本例说明:本例说明:低温高压时,应用理想气体假设有较大误差。低温高压时,应用理想气体假设有较大误差。例例A41
3、1133讨论理想气体状态方程式讨论理想气体状态方程式432 理想气体的比热容理想气体的比热容一、比热容一、比热容(specific heat)定义和分类定义和分类定义:定义:c与过程有关与过程有关c是温度的函数是温度的函数分类:分类:按物量按物量质量热容(比热容)质量热容(比热容)c J/(kgK)(specific heat capacity per unit of mass)体积热容体积热容 C J/(Nm3K)(volumetric specific heat capacity)摩尔热容摩尔热容 Cm J/(molK)(mole specific heat capacity)注:注:Nm
4、3为非法定表示法,标准表示法为为非法定表示法,标准表示法为“标准标准m3”。5按过程按过程质量定压热容(比定压热容)质量定压热容(比定压热容)(constant pressure specific heat capacity per unit of mass)质量定容热容(比定容热容)质量定容热容(比定容热容)(constant volume specific heat capacity per unit of mass)及及二、理想气体比定压热容,比定容热容和迈耶公式二、理想气体比定压热容,比定容热容和迈耶公式1.比热容一般表达式比热容一般表达式62.cV定容过程定容过程 dv=0若为理想气
5、体若为理想气体温度的函数温度的函数代入式(代入式(A)得)得比热容的一般表达式比热容的一般表达式73.cp据一般表达式据一般表达式若为理想气体若为理想气体cp是温度函数是温度函数84.cp-cV迈耶公式(迈耶公式(Mayers formula)5.讨论讨论1)cp与与cV均为温度函数均为温度函数,但但cpcV恒为常数:恒为常数:Rg92)(理想气体理想气体)cp恒大于恒大于cV物理解释物理解释:10定容定容0定压定压b与与c温度相同,均为温度相同,均为(T+1)K而而11c)气体常数气体常数Rg的物理意义的物理意义Rg是是1 kg某种理想气体定压升高某种理想气体定压升高1 K对外作的功。对外作
6、的功。三、理想气体的比热容比三、理想气体的比热容比 (specific heat ratio;ratio of specific heat capacity)注:理想气体可逆绝热过程的绝热指数注:理想气体可逆绝热过程的绝热指数(adiabatic exponent;isentropic exponent)例例A90235512三、利用比热容计算热量三、利用比热容计算热量原理原理:对对cn作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法:真实比热容积分真实比热容积分 利用平均比热表利用平均比热表 利用平均比热直线利用平均比热直线 定值比热容定值比热容131.利
7、用真实比热容利用真实比热容(true specific heat capacity)积分积分2.利用平均比热容表利用平均比热容表(mean specific heat capacity)T1,T2均为变量均为变量,制表太繁复制表太繁复=面积面积amoda-面积面积bnodb附表附表414而而由此可制作出平均比热容表由此可制作出平均比热容表附表附表515附附:线性插值线性插值163.平均比热直线式平均比热直线式 令令cn=a+bt,则则即为即为区间的平均比热直线式区间的平均比热直线式 1)t 的系数已除过的系数已除过2 2)t 需用需用t1+t2代入代入注意注意:附表附表6174.定值比热容定值
8、比热容(invariable specific heat capacity)据气体分子运动理论,可导出据气体分子运动理论,可导出 多原子误差更大多原子误差更大18单原子气体单原子气体 i=3双原子气体双原子气体 i=5多原子气体多原子气体 i=61933 理想气体热力学能、焓和熵理想气体热力学能、焓和熵1.理想气体热力学能和焓仅是理想气体热力学能和焓仅是温度温度的函数的函数2)一、理想气体的热力学能和焓一、理想气体的热力学能和焓1)因理想气体分子间无作用力因理想气体分子间无作用力20三、三、理想气体的熵理想气体的熵(entropy)1.定义定义2.理想气体的熵是状态参数理想气体的熵是状态参数2
9、1定比热定比热223.零点规定零点规定:通常取通常取标准状态标准状态下气体的熵为零下气体的熵为零4.理想气体变比热熵差计算理想气体变比热熵差计算令令则则制成表则制成表则附表附表7例例A9101331例例A4111551例例A41115522334 饱和状态、饱和状态、饱和温度和饱和压力饱和温度和饱和压力一、一、汽化和液化汽化和液化(vaporization and liquefaction)汽化:汽化:由液态到气态的过程由液态到气态的过程蒸发蒸发:在液体表面进行的汽化过程在液体表面进行的汽化过程液化液化:由气相到液相的过程由气相到液相的过程沸腾沸腾:在液体表面及内部进行在液体表面及内部进行 的
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