工程热力学_第3章.ppt

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1、第三章气体和蒸气的性质Propertiesofgasandvapor3-1理想气体3-2理想气体的比热容3-3理想气体的热力学能、焓和熵3-4饱和状态、饱和温度和饱和压力3-5水的定压加热汽化过程3-6水和水蒸气状态参数3-7水蒸气图表和图13-1理想气体分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。一、理想气体(perfectgasoridealgas)的基本假设Pam3kg气体常数,单位为J/(kg·K)KR=MRg=8.3145J/(mol·K)二、理想气体的状态方

2、程(ideal-gasequation)2考察按理想气体状态方程求得的空气在表列温度、压力条件下的比体积v，并与实测值比较。空气气体常数Rg=287.06J/(kg·K)计算依据相对误差=3（1）温度较高，随压力增大，误差增大;（2）虽压力较高，当温度较高时误差还不大，但温度较低，则误差极大;（3）压力低时，即使温度较低误差也较小。本例说明：低温高压时，应用理想气体假设有较大误差。43–2理想气体的比热容一、比热容(specificheat)定义和分类定义：c与过程有关c是温度的函数分类：按物量质量热容（比热

3、容）cJ/(kg·K)(specificheatcapacityperunitofmass)体积热容C'J/（Nm3·K）(volumetricspecificheatcapacity)摩尔热容CmJ/（mol·K）(molespecificheatcapacity)注：Nm3为非法定表示法，标准表示法为“标准m3”。5按过程质量定压热容（比定压热容）(constantpressurespecificheatcapacityperunitofmass)质量定容热容（比定容热容）(constantvolumes

4、pecificheatcapacityperunitofmass)及二、理想气体比定压热容，比定容热容和迈耶公式1.比热容一般表达式62.cV定容过程dv=0若为理想气体温度的函数代入式（A）得比热容的一般表达式73.cp据一般表达式若为理想气体cp是温度函数84.cp-cV迈耶公式（Mayer’sformula）5.讨论1)cp与cV均为温度函数,但cp–cV恒为常数：Rg92)(理想气体)cp恒大于cV物理解释:10定容0定压b与c温度相同，均为(T+1)K而11c)气体常数Rg的物理意义Rg是1kg某种

5、理想气体定压升高1K对外作的功。三、理想气体的比热容比(specificheatratio；ratioofspecificheatcapacity)注：理想气体可逆绝热过程的绝热指数(adiabaticexponent;isentropicexponent)例A90235512三、利用比热容计算热量原理:对cn作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法:真实比热容积分利用平均比热表利用平均比热直线定值比热容131.利用真实比热容(truespecificheatcapacity)积分2.利用平均比热容表(me

6、anspecificheatcapacity)T1,T2均为变量,制表太繁复=面积amoda-面积bnodb14而由此可制作出平均比热容表15附:线性插值163.平均比热直线式令cn=a+bt,则即为区间的平均比热直线式1)t的系数已除过22)t需用t1+t2代入注意:174.定值比热容(invariablespecificheatcapacity)据气体分子运动理论，可导出多原子误差更大18单原子气体i=3双原子气体i=5多原子气体i=6193–3理想气体热力学能、焓和熵1.理想气体热力学能和焓仅是温度的函

7、数2)一、理想气体的热力学能和焓1)因理想气体分子间无作用力20讨论：如图：0021若为任意工质??对于理想气体一切同温限之间的过程Δu及Δh相同,且均可用cVΔT及cpΔT计算;对于实际气体Δu及Δh不仅与ΔT有关,还与过程有关且只有定容过程Δu=cVΔT,定压过程Δh=cpΔT。2.热力学能和焓零点的规定可任取参考点,令其热力学能为零,但通常取0K。22二、利用气体热力性质表计算热量23三、理想气体的熵(entropy)1.定义2.理想气体的熵是状态参数24定比热253.零点规定:通常取标准状态下气体的熵

8、为零4.理想气体变比热熵差计算令则制成表则263–4饱和状态、饱和温度和饱和压力一、汽化和液化(vaporizationandliquefaction)汽化：由液态到气态的过程蒸发：在液体表面进行的汽化过程液化：由气相到液相的过程沸腾：在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。27二、饱和状态(Saturatedstate)当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相对数量—饱和