工程熱力學(xué)課件：第六章實(shí)際氣體的性質(zhì)

1、第六章 實(shí)際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式Thermodynamic differential relation and the property of real gas研究實(shí)際氣體熱力性質(zhì)的方法1. 理論分析方法 從實(shí)際氣體的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，物理意義清晰，但建模時(shí)作了一定簡(jiǎn)化，精確度不夠。2.實(shí)驗(yàn)研究方法 以熱力學(xué)微分方程式為工具，確定 與可測(cè)參數(shù)（p,v,T,cp )之間的關(guān)系，編制工質(zhì)熱力性質(zhì)表。為什么研究狀態(tài)方程？ 熱力學(xué)微分關(guān)系式，建立了各熱力學(xué)參數(shù)與狀態(tài)方程的關(guān)系，只要已知某物質(zhì)的狀態(tài)方程和可測(cè)參數(shù)，其它參數(shù)均可求出。 問題歸結(jié)于如何建立實(shí)際氣體的狀態(tài)方程。（1）分子不占有體積（2）分

2、子之間沒有作用力6-1 實(shí)際氣體對(duì)理想氣體性質(zhì)的偏離 實(shí)際氣體理想氣體兩個(gè)假定： 為反映實(shí)際氣體與理想氣體的偏離程度定義壓縮因子。壓縮因子Z的物理意義 相同T,p下理想氣體比容表明實(shí)際氣體難于壓縮Z反映實(shí)際氣體壓縮性的大小，從可壓縮性大小的角度來描述實(shí)際氣體對(duì)理想氣體的偏離。表明實(shí)際氣體易于壓縮實(shí)際氣體可壓縮性產(chǎn)生偏離的原因？(1) 分子占有容積，自由空間減少，不利于壓縮(2) 分子間有吸引力，易于壓縮關(guān)鍵看何為主要因素O2取決于氣體種類和狀態(tài)壓縮性大壓縮性小pZH2CO2idealgas1范圍廣，精度差范圍窄，精度高6-2 范.德瓦爾方程和R-K方程提出最早，影響最大， 1873年范.德瓦爾

3、方程幾百種狀態(tài)方程范.德瓦爾從對(duì)理想氣體假設(shè)的修正出發(fā)為得到準(zhǔn)確的實(shí)際氣體狀態(tài)方程范.德瓦爾狀態(tài)方程 （1）分子本身有體積，分子可自由活動(dòng)空間減小，用Vm b 表示；理想氣體：范.德瓦爾方程（2）分子間有吸引力，減少對(duì)壁面的壓力，用內(nèi)壓力修正；內(nèi)壓力用表示；注：式中 a , b 由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。范.德瓦爾狀態(tài)方程定性分析 隨（p,T）不同，v可以有：一個(gè)實(shí)根，兩個(gè)虛根范.德瓦爾方程三個(gè)不等實(shí)根三個(gè)相等實(shí)根實(shí)際氣體的p-v圖在各種溫度下定溫壓縮某物質(zhì)得p-v圖臨界點(diǎn)C：三個(gè)相等實(shí)根拐點(diǎn)極值點(diǎn)范.德瓦爾方程的臨界點(diǎn)參數(shù) 不準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)確定表6-1C點(diǎn)壓縮因子多數(shù)物質(zhì)范.德瓦爾斯方程的缺陷：用在臨界區(qū)或其附

4、近區(qū)存在較大的誤差，定量計(jì)算不準(zhǔn)確；后人在此基礎(chǔ)上提出許多派生方程其它經(jīng)驗(yàn)性狀態(tài)方程 R-K方程P-R方程影響最大6-3 對(duì)應(yīng)態(tài)原理與通用壓縮因子圖 能不能找到一個(gè)普遍化的通用的狀態(tài)方程？ 上述經(jīng)驗(yàn)性狀態(tài)方程，不同物質(zhì)的a和b不同，所以方程沒有通用性。 且a和b的擬合需要有足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通用狀態(tài)方程 對(duì)物質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示 ：發(fā)現(xiàn)各物質(zhì)在臨界點(diǎn)附近物性曲線相似； 臨界點(diǎn)C，均有取對(duì)比參數(shù) 用 建立方程，有可能得到通用化方程范.德瓦爾對(duì)比態(tài)方程 與物質(zhì)種類無關(guān)對(duì)比態(tài)原理 不同物質(zhì)，p,T相同，v不同能滿足同一個(gè) 的同類物質(zhì)，若兩個(gè)對(duì)比參數(shù)相等，則另一個(gè)必相等 對(duì)比態(tài)原理 對(duì)比態(tài)方程滿足同一個(gè)對(duì)比態(tài)方程的物質(zhì)，稱為熱力學(xué)相似的物質(zhì)。對(duì)比態(tài)原理 另一形式的對(duì)比態(tài)方程大多數(shù)物質(zhì)取ZC為某常數(shù)編制通用壓縮因子圖的理論依據(jù)通用壓縮因子圖ZC=0.29Zpr1.01.06.010.0