理想气体性质过程ppt课件.ppt

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1、第五章理想气体的热力性质和过程第一节理想气体的定义第二节理想气体的比热容第三节理想气体的热力学能、焓和熵第四节理想气体的热力过程第五节理想气体热力过程的图示综合分析性质过程QW膨胀中的燃气刚性容器W=0要实现能量转换：内因－工质的热力性质外因－工质的热力过程缺一不可。第一节理想气体的定义一、理想气体(perfect gas、ideal gas、permanent gas)一、理想气体的基本假设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。理想气体与实际气体定义：热力学中，把完全符合pv=RT及热力学能

2、仅为温度的函数u=u(T)的气体，称为理想气体；否则称为实际气体。理想气体：氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、空气、燃气、烟气……（在通常使用的温度、压力下）实际气体：氨、氟里昂、蒸汽动力装置中的水蒸气……二、理想气体状态方程1kg：1kmol：mkg：nkmol：RM为是一个既与状态无关，也与理想气体种类无关的常量，称为“通用气体常数”.R为气体常数,与气体种类有关。VM为千摩尔体积，单位是在标准状态下(Tn=273.15K、pn=0.101325MPa),1kmol气体体积为：三、为什么要讨论不存在的理想气体?在工程中具有很重要的

3、实用价值和理论意义。1、在通常的工作参数范围内，按理想气体性质来计算气体工质的热力性质具有足够的精确度，其误差在工程上往往是允许的。对于一般的气体热力发动机和热工设备中的气体工质，在无特殊精确度要求的情况下，多可按理想气体性质进行热力计算。2、理想气体性质是研究工质热力性质的基础。理想气体性质反映了气态工质的基本特性，更精确的气体、蒸气的热力性质表达式，往往可以在理想气体性质的基础上引入各种修正得出。例1:已知氧气瓶的容积，瓶内氧气温度为20℃，安装在瓶上的压力表指示的压力为15Mpa，试求瓶内氧气的质量是多少？解：氧气注意：1、单位换算

4、2、表压力与绝对压力的关系。例5-2(P54)刚性容器中原先有压力为p1、温度为T1的一定质量的某种气体，已知其气体常数为R.后来加入了3kg的同种气体，压力变为p2、温度仍为T1。试确定容器的体积和原先的气体质量m1。解：第二节理想气体的比热容一、比热容及其分类定义：单位物量物体在准静态过程中温度升高1K（或1C）所需要的热量称为“比热容”。千摩尔比热容：质量比热容：体积比热容：三者的换算关系：从定义：比定容热容定容过程理想气体比定压热容：理想气体机械喷射式柴油机理想循环的P-v图1-2：绝热压缩；2-3：定容吸热；3-4：定压吸热；

5、4-5：绝热膨胀；5-1：定容放热q1=q1v+q1p而：q1v=cv(T3-T2)q1p=cp(T4-T3)另外：q2=cv(T5-T1)为什么要提出比热容的概念？为什么又要进一步提出比定压热容、比定容热容？作为温度的函数，用于精确计算。平均比热容，由于较精确的计算。作为常数，用于近似计算，在常温下比较符合。二、应用比热容计算热量的方法真实比热作为温度的函数，用于精确计算。理想气体的比热不仅与过程有关，而且随温度变化。通常根据实验数据将其表示为温度的函数：利用真实比热计算热量：真实比热适用于大温差、计算精度要求高的场合。1.曲线关系面积

6、ABCDA=面积1BC01-面积1AD01ct012ABD(t1)C(t2)c=a+bt+et2+┉=q02-q012.直线关系3.定值比热容单原子气体:双原子气体：三原子气体：ctc=a+bt直线关系平均比热容见表5-2，注意：表中t用（t1+t2）代入第三节理想气体的热力学能、焓和熵一、理想气体的热力学能和焓pvT=常数sT温度相同的状态点（可能压力和比体积不同）其热力学能和焓相同。理想气体的等温线即为等热力学等能线、等焓线。2p2pP=常数112v2vv=常数22同温度范围内所有过程初、终状态热力学能变化量相同，焓变化量都相同。任意

7、气体、任意过程前面得到：理想气体、可逆过程二、迈耶方程迈耶方程：或比定压热容>比定容热容三、理想气体的熵例5-4试求空气在自由膨胀中比熵的变化量，已知初态空气的温度为，体积为，膨胀终了的容积。(P61)。解：取整个容器内的空气为孤立系统（系统与外界无功、热及物质交换）即：隔板T1V1T2V2=2V10第四节理想气体的热力过程一、研究热力过程的目的和方法目的：揭示过程中工质状态参数的变化规律，以及该过程中热能与机械能之间的转换情况，进而找出影响它们转换的主要因素。方法：讨论理想气体的可逆过程1.过程方程,一般写成的形式。2.利用状态方程和过

8、程方程推出初、终状态参数之间的关系式。3.在p-v图和T-s图上表示出该过程曲线。4.该过程热力学能、焓、熵的变化以及功和热量。二、定容过程1．过程方程2．初、终状态参数关系3．p-v图及T-