第三章理想氣體的性質(zhì)與熱力過程

1、1第三章 理想氣體的性質(zhì)2本章基本要求1 1掌握理想氣體的概念及理想氣體狀態(tài)方程的各種掌握理想氣體的概念及理想氣體狀態(tài)方程的各種表達形式，并能熟練運用；表達形式，并能熟練運用；2 2理解理想氣體比熱容的概念及影響因素，掌握理理解理想氣體比熱容的概念及影響因素，掌握理想氣體比熱容的分類；能夠熟練利用平均比熱容想氣體比熱容的分類；能夠熟練利用平均比熱容表或定值比熱容進行熱量的計算；表或定值比熱容進行熱量的計算；3 3掌握理想氣體的熱力學(xué)能及焓的特點，能夠進行掌握理想氣體的熱力學(xué)能及焓的特點，能夠進行理想氣體的熱力學(xué)能、焓及熵變化量的計算；理想氣體的熱力學(xué)能、焓及熵變化量的計算；4 4掌握理想氣體的

2、四個基本熱力過程（即定容、定掌握理想氣體的四個基本熱力過程（即定容、定壓、定溫及絕熱過程）的狀態(tài)參數(shù)和能量交換特壓、定溫及絕熱過程）的狀態(tài)參數(shù)和能量交換特點及基本計算，以及上述過程在點及基本計算，以及上述過程在p-v p-v 圖和圖和T-sT-s圖上圖上的表示；的表示；33-1 理想氣體及其狀態(tài)方程一、實際氣體與理想氣體一、實際氣體與理想氣體 1. 1.理想氣體：理想氣體：是一種假象的氣體模型，氣體分子是是一種假象的氣體模型，氣體分子是一些一些彈性的彈性的、不占體積的、不占體積的質(zhì)點質(zhì)點，分子之間，分子之間沒有沒有相互作用力相互作用力。2.2.實際氣體：實際氣體：實際氣體是真實氣體，在工程使用

3、范實際氣體是真實氣體，在工程使用范圍內(nèi)離液態(tài)較近，分子間作用力及分子本身體圍內(nèi)離液態(tài)較近，分子間作用力及分子本身體積不可忽略，熱力性質(zhì)復(fù)雜，工程計算主要靠積不可忽略，熱力性質(zhì)復(fù)雜，工程計算主要靠圖表。圖表。如：電廠中的如：電廠中的水蒸氣水蒸氣、制冷機中的、制冷機中的氟里氟里昂蒸汽昂蒸汽、氨蒸汽氨蒸汽等。等。理想氣體是實際氣體理想氣體是實際氣體p p0 0的極限情況。的極限情況。41. 分子之間沒有作用力分子之間沒有作用力 2. 分子本身不占容積分子本身不占容積理想氣體模型現(xiàn)實中沒有理想氣體現(xiàn)實中沒有理想氣體5 當實際氣體當實際氣體 p 很小很小, V 很大很大, T不不太低時太低時, 即處于即

4、處于遠離液態(tài)遠離液態(tài)的的稀薄稀薄狀態(tài)狀態(tài)時時, 可視為可視為理想氣體理想氣體。 哪些氣體可當作理想氣體T常溫常溫，p0, 功量為正。功量為正。ds0, 熱量為正。熱量為正。dT0du0，dh0。54例題分析例例3-13-1: :某鍋爐燃燒需要空氣量某鍋爐燃燒需要空氣量66000m66000m3 3/h/h（標準（標準狀態(tài)），風(fēng)機實際送入的是熱空氣，溫度為狀態(tài)），風(fēng)機實際送入的是熱空氣，溫度為250250，表壓力為，表壓力為150mmHg150mmHg，試計算確定實際送入，試計算確定實際送入鍋爐的空氣流量。（當?shù)卮髿鈮簽殄仩t的空氣流量。（當?shù)卮髿鈮簽?65mmHg765mmHg）解解：標準狀態(tài)是

5、指：標準狀態(tài)是指p p0 0=101325Pa=101325Pa、T T0 0=273K=273K的狀態(tài)。的狀態(tài)。 由由 可得實際送入鍋爐的空氣流量為可得實際送入鍋爐的空氣流量為 000TVpTpVhmpTTVpV/1005. 12733 .133)765150()250273(660001013253500055例例2. 1kg2. 1kg空氣多變過程中吸取空氣多變過程中吸取41.87kJ41.87kJ的熱量時，將使其容積增大的熱量時，將使其容積增大1010倍，壓力降倍，壓力降低低8 8倍，求：過程中空氣的內(nèi)能變化量，空氣對外所做的膨脹功及技術(shù)功。倍，求：過程中空氣的內(nèi)能變化量，空氣對外所做

6、的膨脹功及技術(shù)功。解：按題意解：按題意 kgkJqn/87.41 1210vv 1281pp 空氣的內(nèi)能變化量：由理想氣體的狀態(tài)方程空氣的內(nèi)能變化量：由理想氣體的狀態(tài)方程111RTVp 222RTVp得：得： 12810TT 多變指數(shù)多變指數(shù) 903. 010ln8ln)/ln()/ln(1221vvpp56多變過程中氣體吸取的熱量多變過程中氣體吸取的熱量11212141)(1)(TnkncTTnkncTTcqvvnnKT1 .571氣體內(nèi)能的變化量氣體內(nèi)能的變化量kgkJTTmcUv/16. 8)(1212空氣對外所做的膨脹功及技術(shù)功：膨脹功由閉系能量方程空氣對外所做的膨脹功及技術(shù)功：膨脹功

7、由閉系能量方程kgkJuqwn/71.331212或由公式或由公式)(1 11112112nnppRTnw來計算來計算技術(shù)功：技術(shù)功：kgkJnwppRTnnwnn/49.30)(1 11211211257例例3 3： 2kg2kg空氣分別經(jīng)過定溫膨脹和絕熱膨脹的可逆空氣分別經(jīng)過定溫膨脹和絕熱膨脹的可逆過程，如圖過程，如圖4.14.1，從初態(tài)，從初態(tài)p p1 1=9.807bar,=9.807bar,t t1 1=300=300膨脹到終態(tài)容積為初態(tài)容積的膨脹到終態(tài)容積為初態(tài)容積的5 5倍，試計算不同過程中空氣倍，試計算不同過程中空氣的終態(tài)參數(shù)，對外所做的功和交換的熱量以及過程中內(nèi)能、的終態(tài)參數(shù)

8、，對外所做的功和交換的熱量以及過程中內(nèi)能、焓、熵的變化量。焓、熵的變化量。58解：將空氣取作閉口系解：將空氣取作閉口系對可逆定溫過程對可逆定溫過程1-21-2，由過程中的參數(shù)關(guān)系，得，由過程中的參數(shù)關(guān)系，得barvvpp961. 151807. 92112按理想氣體狀態(tài)方程，得按理想氣體狀態(tài)方程，得111pRTv =0.1677=0.1677kgm /3125vv =0.8385=0.8385kgm /312TT =573K =573K 2t=300=300C59氣體對外作的膨脹功及交換的熱量為氣體對外作的膨脹功及交換的熱量為1211lnVVVpQWTT過程中內(nèi)能、焓、熵的變化量為過程中內(nèi)能、焓、熵的變化量為012U012HKkJTQST/9239. 0112或或KkJVVmRS/9238. 0ln1212=529.4kJ對可逆絕熱過程對可逆絕熱過程1-2, 1-2, 由可逆絕熱過程參數(shù)間關(guān)系可得由可逆絕熱過程參數(shù)間關(guān)系可得kvvpp)(2112 其中其中22vv=0.8385=0.8385kgm /3故故 barp03. 1)51(807. 94 . 1260 KRvpT301222282tC氣體對外所做的功及交換的熱量為氣體