工程熱力學(xué)第二章氣體的熱力性質(zhì)課件

第二章

氣體的熱力性質(zhì)

第二章

氣體的熱力性質(zhì)

本章主要內(nèi)容1）理想氣體與實(shí)際氣體2）理想氣體比熱容3）混合氣體的性質(zhì)本章主要內(nèi)容1）理想氣體與實(shí)際氣體§2-1理想氣體與實(shí)際氣體理想氣體定義（假想的氣體模型）假設(shè)：1）氣體分子是一些彈性的、不占有體積的質(zhì)點(diǎn)；

2）分子之間沒有作用力。一、理想氣體與實(shí)際氣體實(shí)質(zhì)：p→0v→∞的極限狀態(tài)哪些氣體可當(dāng)作理想氣體？

當(dāng)實(shí)際氣體p

很小,v

很大,T不太低時(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。如空氣。通常鍋爐中產(chǎn)生的水蒸氣、制冷劑蒸氣都視為實(shí)際氣體。

§2-1理想氣體與實(shí)際氣體理想氣體定義（假想的氣體模型）二、理想氣體狀態(tài)方程

式中：p—絕對(duì)壓力Pav—比體積m3/kg，

T—熱力學(xué)溫度KR—?dú)怏w常數(shù)J/(kg.K)

1)2)1kgV—質(zhì)量為mkg氣體所占的體積

mkg3)1kmolX氣體總質(zhì)量mM—摩爾質(zhì)量

4)nkmolVM=Mv—摩爾體積

R0=MR—通用氣體常數(shù)，定值只與氣體種類有關(guān)，與氣體狀態(tài)無關(guān)XnkmolV—nkmol氣體所占的體積

二、理想氣體狀態(tài)方程式中：p—絕對(duì)壓力PaR0——通用氣體常數(shù)(與氣體種類無關(guān))

R——?dú)怏w常數(shù)(隨氣體種類變化)例如：空氣三、氣體常數(shù)與通用氣體常數(shù)

J/kmol·K

J/kg·K

J/kg·K

R0——通用氣體常數(shù)(與氣體種類無關(guān))R——?dú)怏w常數(shù)理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用

1.

求平衡狀態(tài)下的參數(shù)2.兩平衡狀態(tài)間參數(shù)的計(jì)算3.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與任意狀態(tài)間的換算0℃，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用1.求平衡狀態(tài)下的參數(shù)2.兩平衡兩平衡狀態(tài)間參數(shù)的計(jì)算閉口系統(tǒng)，狀態(tài)1和狀態(tài)2間參數(shù)計(jì)算兩平衡狀態(tài)間參數(shù)的計(jì)算閉口系統(tǒng)，狀態(tài)1和狀態(tài)2間參數(shù)計(jì)算思考

容器內(nèi)盛有一定質(zhì)量的理想氣體,如果將氣體放出一部分后恢復(fù)了新的平衡狀態(tài),問放氣前、后兩個(gè)平衡狀態(tài)之間參數(shù)能否按狀態(tài)方程表示為下列形式？1）2）正確錯(cuò)誤思考容器內(nèi)盛有一定質(zhì)量的理想氣體,如果將氣體放出一部分計(jì)算時(shí)注意事項(xiàng)

1、絕對(duì)壓力2、溫度單位K3、統(tǒng)一單位（最好均用國際單位）計(jì)算時(shí)注意事項(xiàng)1、絕對(duì)壓力2、溫度單位K3、統(tǒng)一單位（例題[例2-3]某活塞式壓氣機(jī)將某種氣體壓入儲(chǔ)氣箱中。壓氣機(jī)每分鐘吸入t1=15℃，壓力為當(dāng)?shù)卮髿鈮築=100kPa的氣體，V1=0.2m3。儲(chǔ)氣箱的容積V=9.5m3。問經(jīng)過多少分鐘后壓氣機(jī)才能把箱內(nèi)壓力提高到p3=0.7MPa和溫度t3=50℃

。壓氣機(jī)開始工作前，儲(chǔ)氣箱儀表指示pg2=50kPa，t2=17℃

。[解]壓氣機(jī)每分鐘壓入的氣體質(zhì)量參數(shù)變換p2=100+50=150kPaT2=273+17=290KT3=273+50=323K儲(chǔ)氣箱內(nèi)原有氣體質(zhì)量?jī)?chǔ)氣箱內(nèi)最終氣體質(zhì)量所需時(shí)間解得min例題[例2-3]某活塞式壓氣機(jī)將某種氣體壓入儲(chǔ)氣箱中。壓氣機(jī)§2-2理想氣體的比熱容

定義:單位物量的物質(zhì)，升高或降低1K所吸收或放出的熱量。質(zhì)量比熱容c

:kJ/(kg·K)摩爾比熱容Mc:kJ/(kmol·K)體積比熱容

:kJ/(m3·K)三者換算關(guān)系注意：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積一、比熱容的定義與單位標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度§2-2理想氣體的比熱容定義:單位物量的物質(zhì)，升高或降低思考：比熱容是過程量還是狀態(tài)量?常用的某些特定過程的比熱容定容比熱容定壓比熱容TsIII1Kc1c2abcmno過程量!思考：比熱容是過程量還是狀態(tài)量?常用的某些特定過程的比熱容定二、定容比熱容與定壓比熱容1、定容比熱容：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量。定容質(zhì)量比熱容

cv定容摩爾比熱容

Mcv定容體積比熱容二、定容比熱容與定壓比熱容1、定容比熱容：在定容情況下，單位2、定壓比熱：在定壓情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量。定壓質(zhì)量比熱容

cp定壓摩爾比熱容

Mcp定壓體積比熱容2、定壓比熱：在定壓情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸3、定壓比熱容與定容比熱容的關(guān)系梅耶公式適用于理想氣體對(duì)于理想氣體3、定壓比熱容與定容比熱容的關(guān)系梅耶公式對(duì)于理想氣體比熱比比熱比定值、真實(shí)、平均比熱容定值比熱容：凡分子中原子數(shù)目相同因而其運(yùn)動(dòng)自由度也相同的氣體，它們的摩爾比熱容值都相等，稱為定值比熱容

真實(shí)比熱容：相應(yīng)于每一溫度下的比熱容值稱為氣體的真實(shí)比熱容。比熱容與溫度的函數(shù)關(guān)系:定值、真實(shí)、平均比熱容定值比熱容：凡分子中原子數(shù)目相同因而其平均比熱容

本章作業(yè)：2-62-82-13平均比熱容本章作業(yè)：2-62-82-13思考1．當(dāng)某一過程完成后,如系統(tǒng)能沿原路線反向進(jìn)行回復(fù)到初態(tài),則上述過程稱為可逆過程?！?．可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程,而準(zhǔn)靜態(tài)過程不一定是可逆過程?！?．壓力表讀值發(fā)生變化,說明工質(zhì)的熱力狀態(tài)也發(fā)生了變化?！?．理想氣體Cp和Cv都是T的函數(shù),所以Cp-Cv也是T的函數(shù)?！?．平衡狀態(tài)是熱力系宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)

×

思考1．當(dāng)某一過程完成后,如系統(tǒng)能沿原路線反向進(jìn)行回復(fù)到初態(tài)1．準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程的特點(diǎn)是（）A)都是一系列平衡狀態(tài)所組成，無差別B)緩慢進(jìn)行的準(zhǔn)靜態(tài)過程就是可逆過程C)沒有任何耗散損失的準(zhǔn)靜態(tài)過程就是可逆過程2．的數(shù)值是（）

A)與狀態(tài)有關(guān)B)與氣體性質(zhì)有關(guān)

C)與過程有關(guān)D)常數(shù)

1．準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程的特點(diǎn)是（）2．3．混合氣體的通用氣體常數(shù)，（）。（A）與混合氣體的成份有關(guān)（B）與混合氣體的質(zhì)量有關(guān)（C）與混合氣體所處狀態(tài)有關(guān)（D）與混合氣體的成份、質(zhì)量及狀態(tài)均無關(guān)系

4．氣體常數(shù)R決定于（）。（A）氣體的分子量（B）氣體的質(zhì)量（C）氣體所處的狀態(tài)（D）氣體的原子數(shù)

3．混合氣體的通用氣體常數(shù)，（）。4．氣體常數(shù)5.氣體的容積比熱容是指（）。

(A)容積保持不變的比熱容

(B)物量單位為一立方米時(shí)氣體的比熱容

(C)物量單位為一摩爾容積時(shí)氣體的比熱容

(D)物量單位為一標(biāo)準(zhǔn)立方米時(shí)氣體的比熱容6.同樣條件下工作的制冷循環(huán)與供熱循環(huán)是（）。(A)制冷系數(shù)＞供熱系數(shù)（B）供熱系數(shù)＞制冷系數(shù)(C)供熱系數(shù)≥制冷系數(shù)（D）制冷系數(shù)≥供熱系數(shù)5.氣體的容積比熱容是指（）。6.同樣條件下工作7．測(cè)量容器中氣體壓力的壓力表讀數(shù)發(fā)生變化一定是（）。（A）有氣體泄漏（B）氣體熱力狀態(tài)變化（C）大氣壓力發(fā)生變化（D）以上三者均可能7．測(cè)量容器中氣體壓力的壓力表讀數(shù)發(fā)生變化一定是（

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氣體的熱力性質(zhì)

本章主要內(nèi)容1）理想氣體與實(shí)際氣體2）理想氣體比熱容3）混合氣體的性質(zhì)本章主要內(nèi)容1）理想氣體與實(shí)際氣體§2-1理想氣體與實(shí)際氣體理想氣體定義（假想的氣體模型）假設(shè)：1）氣體分子是一些彈性的、不占有體積的質(zhì)點(diǎn)；

2）分子之間沒有作用力。一、理想氣體與實(shí)際氣體實(shí)質(zhì)：p→0v→∞的極限狀態(tài)哪些氣體可當(dāng)作理想氣體？

當(dāng)實(shí)際氣體p

很小,v

很大,T不太低時(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。如空氣。通常鍋爐中產(chǎn)生的水蒸氣、制冷劑蒸氣都視為實(shí)際氣體。

§2-1理想氣體與實(shí)際氣體理想氣體定義（假想的氣體模型）二、理想氣體狀態(tài)方程

式中：p—絕對(duì)壓力Pav—比體積m3/kg，

T—熱力學(xué)溫度KR—?dú)怏w常數(shù)J/(kg.K)

1)2)1kgV—質(zhì)量為mkg氣體所占的體積

mkg3)1kmolX氣體總質(zhì)量mM—摩爾質(zhì)量

4)nkmolVM=Mv—摩爾體積

R0=MR—通用氣體常數(shù)，定值只與氣體種類有關(guān)，與氣體狀態(tài)無關(guān)XnkmolV—nkmol氣體所占的體積

二、理想氣體狀態(tài)方程式中：p—絕對(duì)壓力PaR0——通用氣體常數(shù)(與氣體種類無關(guān))

R——?dú)怏w常數(shù)(隨氣體種類變化)例如：空氣三、氣體常數(shù)與通用氣體常數(shù)

J/kmol·K

J/kg·K

J/kg·K

R0——通用氣體常數(shù)(與氣體種類無關(guān))R——?dú)怏w常數(shù)理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用

1.

求平衡狀態(tài)下的參數(shù)2.兩平衡狀態(tài)間參數(shù)的計(jì)算3.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與任意狀態(tài)間的換算0℃，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用1.求平衡狀態(tài)下的參數(shù)2.兩平衡兩平衡狀態(tài)間參數(shù)的計(jì)算閉口系統(tǒng)，狀態(tài)1和狀態(tài)2間參數(shù)計(jì)算兩平衡狀態(tài)間參數(shù)的計(jì)算閉口系統(tǒng)，狀態(tài)1和狀態(tài)2間參數(shù)計(jì)算思考

容器內(nèi)盛有一定質(zhì)量的理想氣體,如果將氣體放出一部分后恢復(fù)了新的平衡狀態(tài),問放氣前、后兩個(gè)平衡狀態(tài)之間參數(shù)能否按狀態(tài)方程表示為下列形式？1）2）正確錯(cuò)誤思考容器內(nèi)盛有一定質(zhì)量的理想氣體,如果將氣體放出一部分計(jì)算時(shí)注意事項(xiàng)

1、絕對(duì)壓力2、溫度單位K3、統(tǒng)一單位（最好均用國際單位）計(jì)算時(shí)注意事項(xiàng)1、絕對(duì)壓力2、溫度單位K3、統(tǒng)一單位（例題[例2-3]某活塞式壓氣機(jī)將某種氣體壓入儲(chǔ)氣箱中。壓氣機(jī)每分鐘吸入t1=15℃，壓力為當(dāng)?shù)卮髿鈮築=100kPa的氣體，V1=0.2m3。儲(chǔ)氣箱的容積V=9.5m3。問經(jīng)過多少分鐘后壓氣機(jī)才能把箱內(nèi)壓力提高到p3=0.7MPa和溫度t3=50℃

。壓氣機(jī)開始工作前，儲(chǔ)氣箱儀表指示pg2=50kPa，t2=17℃

。[解]壓氣機(jī)每分鐘壓入的氣體質(zhì)量參數(shù)變換p2=100+50=150kPaT2=273+17=290KT3=273+50=323K儲(chǔ)氣箱內(nèi)原有氣體質(zhì)量?jī)?chǔ)氣箱內(nèi)最終氣體質(zhì)量所需時(shí)間解得min例題[例2-3]某活塞式壓氣機(jī)將某種氣體壓入儲(chǔ)氣箱中。壓氣機(jī)§2-2理想氣體的比熱容

定義:單位物量的物質(zhì)，升高或降低1K所吸收或放出的熱量。質(zhì)量比熱容c

:kJ/(kg·K)摩爾比熱容Mc:kJ/(kmol·K)體積比熱容

:kJ/(m3·K)三者換算關(guān)系注意：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積一、比熱容的定義與單位標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度§2-2理想氣體的比熱容定義:單位物量的物質(zhì)，升高或降低思考：比熱容是過程量還是狀態(tài)量?常用的某些特定過程的比熱容定容比熱容定壓比熱容TsIII1Kc1c2abcmno過程量!思考：比熱容是過程量還是狀態(tài)量?常用的某些特定過程的比熱容定二、定容比熱容與定壓比熱容1、定容比熱容：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量。定容質(zhì)量比熱容

cv定容摩爾比熱容

Mcv定容體積比熱容二、定容比熱容與定壓比熱容1、定容比熱容：在定容情況下，單位2、定壓比熱：在定壓情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量。定壓質(zhì)量比熱容

cp定壓摩爾比熱容

Mcp定壓體積比熱容2、定壓比熱：在定壓情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸3、定壓比熱容與定容比熱容的關(guān)系梅耶公式適用于理想氣體對(duì)于理想氣體3、定壓比熱容與定容比熱容的關(guān)系梅耶公式對(duì)于理想氣體比熱比比熱比定值、真實(shí)、平均比熱容定值比熱容：凡分子中原子數(shù)目相同因而其運(yùn)動(dòng)自由度也相同的氣體，它們的摩爾比熱容值都相等，稱為定值比熱容

真實(shí)比熱容：相應(yīng)于每一溫度下的比熱容值稱為氣體的真實(shí)比熱容。比熱容與溫度的函數(shù)關(guān)系:定值、真實(shí)、平均比熱容定值比熱容：凡分子中原子數(shù)目相同因而其平均比熱容

本章作業(yè)：2-62-82-13平均比熱容本章作業(yè)：2-62-82-13思考1．當(dāng)某一過程完成后,如系統(tǒng)能沿原路線反向進(jìn)行回復(fù)到初態(tài),則上述過程稱為可逆過程?！?．可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程,而準(zhǔn)靜態(tài)過程不一定是可逆過程?！?．壓力表讀值發(fā)生變化,說明工質(zhì)的熱力狀態(tài)也發(fā)生了變化?！?．理想氣體Cp和Cv都是T的函數(shù),所以Cp-Cv也是T的函數(shù)?！?．平衡狀態(tài)是熱力系宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)

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思考1．當(dāng)某一過程完成后,如系統(tǒng)能沿原路線反向進(jìn)行回復(fù)到初態(tài)1．準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程的特點(diǎn)是（）A)都是一系列平衡狀態(tài)所組成，無差別B)緩慢進(jìn)行的準(zhǔn)靜態(tài)過程就是可逆過程C)沒有任何耗散損失的準(zhǔn)靜態(tài)過程