ch3氣體和蒸汽的性質(zhì)

1、第三章第三章 氣體和蒸汽的性質(zhì)氣體和蒸汽的性質(zhì)2系統(tǒng)系統(tǒng)工質(zhì)工質(zhì)狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)過(guò)程過(guò)程循環(huán)循環(huán)平衡平衡準(zhǔn)靜態(tài)、可逆準(zhǔn)靜態(tài)、可逆p-V 圖、圖、T-S 圖圖理想理想實(shí)際實(shí)際過(guò)程功、熱量、熵過(guò)程功、熱量、熵工程工程熱力熱力學(xué)的學(xué)的研究研究?jī)?nèi)容內(nèi)容能量轉(zhuǎn)換的基本定律能量轉(zhuǎn)換的基本定律工質(zhì)的基本性質(zhì)與熱力過(guò)程工質(zhì)的基本性質(zhì)與熱力過(guò)程熱功熱功轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換設(shè)備、工作原理設(shè)備、工作原理化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)3第一節(jié)第一節(jié) 理想氣體的概念理想氣體的概念 1、理想氣體（理想氣體（ ideal gas） 實(shí)際上不存在的假想氣體；實(shí)際上不存在的假想氣體； 分子是些分子是些彈性的、不具體積的質(zhì)點(diǎn)彈性的

2、、不具體積的質(zhì)點(diǎn)，分子分子相互間沒(méi)有作用力相互間沒(méi)有作用力壓力趨于零、比體積趨壓力趨于零、比體積趨近于無(wú)窮大；近于無(wú)窮大； 可用簡(jiǎn)單的式子描述；可用簡(jiǎn)單的式子描述； 一般條件：一般條件：溫度不太低、壓力不太高、遠(yuǎn)溫度不太低、壓力不太高、遠(yuǎn)離液態(tài)離液態(tài)41. 分子之間沒(méi)有作用力分子之間沒(méi)有作用力 2. 分子本身不占容積分子本身不占容積 但是但是, 當(dāng)實(shí)際氣體當(dāng)實(shí)際氣體 p 很小很小, V 很大很大, T不太低時(shí)不太低時(shí), 即處于遠(yuǎn)離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時(shí)即處于遠(yuǎn)離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時(shí), 可視為理想氣體。可視為理想氣體。 理想氣體模型理想氣體模型 Model of ideal-gas現(xiàn)實(shí)中沒(méi)有理想氣體現(xiàn)實(shí)中

3、沒(méi)有理想氣體5 當(dāng)實(shí)際氣體當(dāng)實(shí)際氣體 p 很小很小, V 很大很大, T不太低時(shí)不太低時(shí), 即即處于遠(yuǎn)離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時(shí)處于遠(yuǎn)離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時(shí), 可視為理想氣體?？梢暈槔硐霘怏w。 哪些氣體可當(dāng)作理想氣體哪些氣體可當(dāng)作理想氣體T常溫常溫，p374.16 有有3. 有沒(méi)有有沒(méi)有500C的水的水？1. 溜冰冰刀溜冰冰刀2. 北方冬天晾在外邊的衣服，是否經(jīng)過(guò)液相北方冬天晾在外邊的衣服，是否經(jīng)過(guò)液相4. 有沒(méi)有有沒(méi)有-3 的蒸汽？的蒸汽？5. 一密閉容器內(nèi)有水的汽液混合物，對(duì)其一密閉容器內(nèi)有水的汽液混合物，對(duì)其 加熱，是否一定能變成蒸汽？加熱，是否一定能變成蒸汽？是是35第五節(jié)第五節(jié) 水的汽化過(guò)程和臨

4、界點(diǎn)水的汽化過(guò)程和臨界點(diǎn)汽化：汽化： 由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過(guò)程由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過(guò)程 (不涉及化學(xué)變化不涉及化學(xué)變化)凝結(jié)：由氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程，汽化的反過(guò)程凝結(jié)：由氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程，汽化的反過(guò)程沸騰沸騰(Boil)：表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化 (氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下）氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下）蒸發(fā)蒸發(fā)(Vaporization)：汽液表面上的汽化汽液表面上的汽化一一 基本概念基本概念36二二 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) Saturation state飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和溫度飽和溫度Ts飽和壓力飽和壓力ps一一對(duì)應(yīng)一

5、一對(duì)應(yīng)放掉一些水，放掉一些水，Ts不變，不變， ps？Tspsps=1.01325barts=100 青藏青藏 ps=0.6barts=85.95 高壓鍋高壓鍋 ps=1.6barts=113.32 Saturation temperatureSaturation pressure37三三 水蒸氣的定壓發(fā)生過(guò)程水蒸氣的定壓發(fā)生過(guò)程t tsv vv = vv = vv v v未飽和水未飽和水 飽和水飽和水飽和濕蒸汽飽和濕蒸汽 飽和干蒸汽飽和干蒸汽 過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽h hh = hh = hh h hs ss = ss = ss s s水預(yù)熱水預(yù)熱汽化汽化過(guò)熱過(guò)熱液體熱液體熱ql汽化潛熱汽化潛熱過(guò)

6、熱熱過(guò)熱熱qsup38crpcrTcrTABCACBcrTTcrTTcrppcrp p03333033332022 2022220111101111Tsp-v圖，圖，T-s圖上的水蒸氣圖上的水蒸氣定壓定壓加熱過(guò)程加熱過(guò)程pvcrp一點(diǎn)一點(diǎn)：臨界點(diǎn)；：臨界點(diǎn)； 二線二線：飽和水線、飽和蒸汽線；：飽和水線、飽和蒸汽線；三區(qū)三區(qū)：過(guò)冷水區(qū)、濕蒸汽區(qū)、過(guò)熱蒸汽區(qū)；：過(guò)冷水區(qū)、濕蒸汽區(qū)、過(guò)熱蒸汽區(qū)；五態(tài)五態(tài)：過(guò)冷水、飽和水、：過(guò)冷水、飽和水、濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽、干飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽干度干度x：1kg濕蒸汽中含有濕蒸汽中含有xkg的飽和蒸汽，余下的為飽和水。的飽和蒸汽，余下的為飽和

7、水。39第六節(jié)第六節(jié) 水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)關(guān)注變化值，故原則上可任取零點(diǎn)。關(guān)注變化值，故原則上可任取零點(diǎn)。國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定：國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定：但但 原則上不為原則上不為0， 對(duì)水：對(duì)水： hupv30tpa0611.659P 0.001 000 12m / kgppv000 00.0006117kJ/kg0hup v一一 焓、熱力學(xué)能、熵零點(diǎn)的規(guī)定焓、熱力學(xué)能、熵零點(diǎn)的規(guī)定00273.16 0kJ/kg s0kJ/(kg K)Tu水的三相點(diǎn)水的三相點(diǎn)40水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則確定的原則1、未飽和水未飽和水及及過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽確定任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，如：確定

8、任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，如：p、T2、飽和水飽和水和和干飽和蒸汽干飽和蒸汽確定確定 p 和和 T3、濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽除除p或或T外，其它參數(shù)與外，其它參數(shù)與兩相比例兩相比例有關(guān)有關(guān) 干度干度x：如果有：如果有1kg濕蒸氣，干度為濕蒸氣，干度為x, 即即有有xkg飽和蒸汽，飽和蒸汽，(1-x)kg飽和水。飽和水。41crTACB3332220111Ts0273.16K過(guò)程量：終態(tài)與初態(tài)的差值過(guò)程量：終態(tài)與初態(tài)的差值如：沿第一條曲線。確定如：沿第一條曲線。確定0，1，1和和1點(diǎn)的狀態(tài)，就可點(diǎn)的狀態(tài)，就可計(jì)算過(guò)程量。計(jì)算過(guò)程量。二二 狀態(tài)參數(shù)的確定狀態(tài)參數(shù)的確定溫度為溫度為0.01、壓力為壓力為p的過(guò)

9、冷水的過(guò)冷水溫度為溫度為t、壓力為壓力為p的飽和的飽和水水溫度為溫度為t、壓力為壓力為p的的干飽和蒸干飽和蒸汽汽溫度為溫度為t、壓力為壓力為p的濕飽和的濕飽和蒸汽蒸汽壓力壓力為為p的的過(guò)熱過(guò)熱蒸汽蒸汽4200h000kJ/kg s0kJ/kg Kusps273.16Cd4.1868 kJ/kgTlqcTt0lhhq0 溫度為溫度為0.01、壓力為、壓力為p的過(guò)冷水的過(guò)冷水1 溫度為溫度為t、壓力為、壓力為p的飽和水的飽和水ssKp273.16 d4.1868kJ/(kg K)273.16TtTscT 43hh(1)xvxvx v1 溫度為溫度為t、壓力為、壓力為p的干飽和蒸汽的干飽和蒸汽 以以

10、表示表示11 溫度為溫度為t、壓力為、壓力為p的濕飽和蒸汽的濕飽和蒸汽 需用到干度需用到干度xs()()T sshhuup vvuhpvsssT(1)xhxhx hhx(1)xsxsx sssxTxxxuhpvxvvxvv44壓力為壓力為p的過(guò)熱蒸汽的過(guò)熱蒸汽過(guò)熱度：超過(guò)過(guò)熱度：超過(guò) ts 之值之值sttt 過(guò)熱量過(guò)熱量: 不宜工程使用不宜工程使用ssuppdTTqc TsuphhqssTp273.16TsddTsc TcTT45第七節(jié)第七節(jié) 水蒸氣表和圖水蒸氣表和圖一一 水蒸氣表水蒸氣表 有兩類有兩類2、未飽和水和、未飽和水和 過(guò)熱蒸汽表過(guò)熱蒸汽表1、飽和水和干、飽和水和干 飽和蒸汽表飽和蒸

11、汽表五種狀態(tài)：未飽和水、飽和水、五種狀態(tài)：未飽和水、飽和水、濕蒸汽濕蒸汽、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽按按溫度溫度排列：排列：按按壓力壓力排列：排列：s pvvhhss、 、 、 、 、 、 、s tvvhhss、 、 、 、 、 、 、實(shí)際上由飽和參數(shù)計(jì)算獲得實(shí)際上由飽和參數(shù)計(jì)算獲得46二二 水蒸氣圖水蒸氣圖1、T-s 圖圖確定狀態(tài)參數(shù)，曲確定狀態(tài)參數(shù)，曲線下的面積表示熱線下的面積表示熱量，并用于其他量量，并用于其他量的變化的計(jì)算的變化的計(jì)算2、h-s 圖圖可由線的長(zhǎng)度表示熱量，使用方便可由線的長(zhǎng)度表示熱量，使用方便0111Ts47（上界線上界線）、飽和液線（）、飽和液線（下下C點(diǎn)為分界點(diǎn)，不在極值點(diǎn)上點(diǎn)為分界點(diǎn)，不在極值點(diǎn)上焓熵圖的畫法焓熵圖的畫法48dddqT shv pp0hTs49氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想氣體氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于