基本概念和基本定律课件.ppt

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1、第三章热能转换物质的热力性和热力过程第三章热能转换物质的热力性和热力过程一理想气体1、宏观定义若基本状态参数p、v、T满足方程这样的气体称为理想气体。2、微观定义假定：(1)气体分子是些弹性的、不占体积的质点；(2)气体分子间没有相互作用力。理想气体是一种实际上不存在的假想气体，它是压力趋近于零，比体积趋近近于无穷大时的极限状态。但工程中很多气体远离液态时，接近于理想气体的假设条件。第一节理想气体的热力性质二理想气体状态方程根据理想气体宏观定义:令常数为Rg单位：p－Pa；v－m3/kg;T－K;Rg－J/(kg.K)Rg为气体常数，它与气体的种类有关，

2、常用气体的气体常数请看p250附录A-2若物质的质量m以kg为单位，物质的量n以mol为单位，用M表示物质的摩尔质量，则1mol气体的体积以Vm表示，对式（3－2）两边同乘以M得对于各种气体的气体常数的所以MRg与物质的种类无关。（也与状态无关）令R＝MRg，R称为摩尔气体常数。取标准状态参数得由于1摩尔的任何气体在压力p,温度T的状态下的摩尔体积相等。理想气体状态方程可有以下四种形式：三理想气体的比热容1、比热容的定义物体升高1K所需的热量称为热容，以C表示，1kg物质升高1K所需的热量称为比热容，单位J／(kg.K),以c表示，1mol物质的比热容称

3、为摩尔热容，单位J／(mol.K)，符号为Cm比热c应与过程有关，不同的过程比热容不同。工程中常用的有比定容比热容和比定压比热容。2、理想气体的定压比热容和定容比热容应用第一定律，并假定过程可逆则有：热力学能包含内动能和内位能。对于理想气体其分子间无作用力，所理想气体的热力学能只含有内动能，而内动能只于温度有关，所以理想气体的热力学能是温度的单值函数,即u=u(T),而h=u+pv＝u+RgT,所以理想气体的焓也是温度的单位函数，即h=h(T).3、理相气体定压比热容与定容比热容的关系即：上式乘摩尔质量M，则有：式（3－16）和（3－16a）称为迈耶公式

4、。(1)、迈耶公式*(2)、比热容比4、理想气体比热容的计算(1)、真实比热容附录A-3(p250)中给出了真实摩尔定压比热容的无量纲四次方经验关系式。(2)、平均比热容表对于一个定压过程，如果要计算过程的吸热量，则称为平均定压比热容。(3)、平均比热容直线关系上式称为比热容的线性关系。附录A-5p252给出了一些常用气体的平均比热容直线关系式。4、定值比热容由分子运动论也可导出1mol理想气体的热力学能由些得出理想气体的摩尔定容比热容，定压比热容的比热容比。i是分子运动的自由度，单原子i＝3，双原子i＝5，多原子取i＝71.291.401.67多原子气

5、体（i＝7）双原子气体（i＝5）单原子气体（i＝3）理想气体定值摩热容和比热容比［R＝8.3143J／(mol.K)]四理想气体的热力学能、焓和熵由上式可得1、热力学能与焓当比热容取定值时若取0K作为零点则2、状态参数熵熵的定义式为（以后要证明）下标rev表示可逆，可逆时有当比热容取定值时(不讲变比热容熵差计算)五理想气体混合物1、理想气体的分压力定律及分容积律p1、p2、p3称为分压力，并有上式称为道尔顿分压力定律。由质量守恒得：状态方程(1)、分压力定律(2)、理想气体的分容积定律V1、V2、V3称为分容积，并有上式称为亚美格分容积定律。质量守恒状态

6、方程2、混合物的成分(1)质量成分(2)摩尔成分(3)容积成分由式（b)、(d)及(f)可得：3、混合气体的折合摩尔质量和折合气体常数由式（f）可知，理想气体混合物也满足状态方式pV=nRT。对于理想气体混合物仿照纯质理想气体得到下式Meq称为混合气体的折合摩尔质量。由摩尔成分的定义可得：折合气体常数Rg,eq式（a)或式（c）求得折合气体常数Rg,eq可写成4、理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵1kg混合物吸收的热量应等于各组分吸收热量之和，即定压比热容和定容比热容可写成：根据比热容的定义式得(1)、比热容混合气体吸收的总热量(2)、热力学能和焓

7、(3)、混合气体的熵请看思考题第二节理想气体的热力过程一研究热力过程的目的及一般方法1、目的2、一般方法(1)、对实际热力过程进行分析，将各种过程近似地概括为几种典型过程，即定容、定压、定温和绝热过程。为使问题，暂不考虑实际过程中的不可逆的耗损而作为可逆过程。揭示过程中工质状态参数的变化规律以及能量转换情况，进而找出影响转化的主要因素。(2)、用简单的热力学方法对四种基本热力过程进行分析计算。(3)、考虑不可逆耗损再借助一些经验系数进行修正。本章分析理想气体热力过程的具体方法1)、根据过程特点确定过程方程式，得到p=f(v).2)、用过程方程和状态方程，

8、计算初、终态参数。3)、在p-v、T-s图上画出过程曲线。4)、确定工质的初、终