第三章 气体和蒸汽的性质

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1、第三章气体和蒸汽的性质PropertiesoftheIdeal-Gas计算吸热量和膨胀做功时：热力学第一定律工质的热力性质工程热力学的两大类工质：1、理想气体（idealgas）2、实际气体（realgas）§3-1理想气体的概念一、理想气体模型1、实际气体（realgas）¾分子是有体积的质点¾分子间有相互作用力¾分子在两次碰撞之间进行的是非直线运动很难精确描述和确定其运动的情况2、理想气体（idealgas）假设：分子是弹性、无体积的质点；且分子间没有作用力的气体;分子在两次碰撞之间进行的是直线运动理想气体ideal-gas1.分子之间没有

2、作用力2.分子本身不占容积现实中没有理想气体但是,当实际气体p很小,V很大,T不太低时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。二、理想气体状态方程式根据分子运动论的观点，气体的压力和温度可根据统计热力学知识表示为22mc312pN=×和kT=mc32221立方米体积内的分子数即，有气体常数，p=NkT⋅⋅与气体种类有关pvNvkTRT=⋅⋅⋅=⋅gpvR=T理想气体g状态方程也称为克拉贝龙(Clapeyron)方程三、摩尔质量和摩尔体积Molarspecificvolume1摩尔质量M单位：kg/molm摩尔质量与质量的关系：n=M2摩尔

3、体积V单位：m3/molmV=Mvm阿伏伽德罗假说:相同p和T下各理想气体的摩尔容积V相同m5在标准状况下(p0=×1.0132510PaTK=273.15)03V0=22.414mmkmol四、摩尔气体常数pvR=TgMpv=MRTgpVM=RTmg与气体状态、气体性质无关称为摩尔气体常数，用R表示RM=RgpV0m==8.3145J/mol⋅KT0注意R与R的区别：gR—通用气体常数UniversalGasconstantR=8.3145J与气体种类无关molKR—气体常数GasconstantgRR=[kJ/kg.K]与气体种类有关gM

4、M-----Molarmass例如R===R8.31450.287kJg空气M28.97kgK⋅空气小结：四种形式的克拉贝龙方程：1kg:pv=RTg状mpkg:V=mRT态g方1mol:pVR=Tm程npmol:V=nRT注意:摩尔容积VmRg与R统一单位计算时注意事项:1、绝对压力2、温度单位K3、统一单位（最好均用国际单位）例:V=1m3的容器有N，温度为20℃，压力2表读数1000mmHg，p=1atm，求N质量。b2pVM10001.028××1）mk===168.4gRT8.314320×m10005××××1.013101.028

5、2）pVM760mk===1531.5gRT8.3143293.15×m10005(+×1)1.01310×××1.0283）pVM760mk===2658gRT8.3143293.15×m10005(+×1)1.01310×××1.0284）pVM760mk===2.658gRT8.31431000293.15××m§3-2理想气体的(比)热容SpecificHeats一、比热容计算内能,焓,热量都要用到比热容1、比热容的定义δQ¾定义:热容C=dT物质温度升高1K或1℃所需的热量ò单位质量物质温度升高1K或1℃所需的热量，称为质量热容（比热

6、容），单位J/kg·Kδqqδcc==或ddTtò1mol物质的热容，称为摩尔热容C单位J/mol·Km，ò标准状态下1m3物质的热容，称为体积热容C′单位J/m3·K¾三者关系：JJc:质量比热容kg⋅Kkg⋅oCCJJm:摩尔比热容molK⋅mol⋅oCJJ3C′:容积比热容mK⋅mC3o⋅C=M·cmC=0.0224141C′m¾比热容是过程量还是状态量?TδqC=(1)dt1K(2)sc1c2定容比热容用的最多的某些特定过程的比热容定压比热容2.定容比热容cv（Specificheatatconstantvolume）任意可逆过程δq=

7、du+=−pdvdhvdpu是状态量，设u=f(T,v)∂∂uudu=+()dT()dvvT∂∂Tv∂uu∂∴δqd=+()T[()]pd+vvT定容∂Tv∂∂uδqu∂∴δqd=()vTcvvv==()()∂TdT∂T物理意义：1kg工质升高1K热力学能的增加量3.定压比热容cp（Specificheatatconstantpressure）任意准静态过程δq=du+=−pdvdhvdph是状态量，设hfTp=(,)∂∂hhdh=+()dT()dppT∂∂Tp∂hh∂∴δqd=+()pTT[()]−vdp定压∂∂Tp∂hδqh∂∴δqd=()

8、Tc==()()pppp∂TdT∂T物理意义：1kg工质温度升高1K焓的增加量c和c的说明vp1)前面的推导没有用到理想气体性质∂u∂hc=()c=(