第三章气体热力学性质课件.ppt

《第三章气体热力学性质课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、热力学能1、内能是温度的单值函数理想气体的内能仅仅是内动能，而无内位能。∴内能是温度的单值函数。u=f(t)。这个结论可通过焦耳实验证明：两个由阀门连接的金属容器，放置于一个有绝热壁的水槽中，两容器可以通过金属壁和水实现热交换，实验前先在A中充以低压空气，而将B抽成真空。当整个装置达到稳定时先测量水（亦即空气）的温度，然后打开阀门，让空气自由膨胀，充满两个容器，当状态稳定时，再测一次温度，测出的结果：温度不变。实验结果表明：空气自由膨胀前后温度相同。3—1理想气体的内能（热力学能）和焓取A+B内空气为闭口

2、系统：过程中根据热力学第一定律逻辑推理，过程中，气体的压力、比容变化了，只有温度不变，所以理想气体内能是温度的单值函数。即：u=f(T)过程分析：思考题：图示，点2、3、4、5在同一条等温线上，比较△u12、△u13、△u14、△u15谁大谁小？分析：对于定容加热过程：对理想气体，定容比热以cv0表示：只要知道定容比热cv0随温度的变化关系，便可利用上述公式计算理想气体比热力学能的变化。思考：是否一定是定容过程，才可用上述公式进行计算？2、内能的计算：1、焓是温度的单值数：由焓的定式：即：2、焓的计算：对于定

3、压加热过程：对理想气体，定压比热以cp0表示：二、焓比热是物质的重要热力学性质之一，在热力学中，主要是建立比热的概念，并应用比热的实验数据作为热量分析和计算的基础。一、比热的概念（质量比热）比热容是1kg的物质在温度每变化1K（1℃）时，所吸收或放出的热量。3—2理想气体的比热在一般情况下，加热可使气体温度升高，且温升与加热量成正比，即：平均比热，即在温度间隔△T=T2-T1内使气体温度升高1K时，所需热量。平均比热是为了方便计算而虚拟的，而瞬时热容是真实的。注意：这里的δq是无摩擦准静过程中所接受的热量。瞬

4、时比热（真实比热）：影响比热的因素：1、物质的性质：2、度量的单位：质量比热－符号c；单位：J/(kg.K)容积比热－符号C；单位：J/(m3.K)摩尔比热－符号Cm；单位：J/(mol.K)三者之间的换算关系：C＝cρ0＝Cm/(22.4×10－3)J/(m3.K)式中：ρ0—气体在标准状态下的密度。或：Cm=22.4×10-3C=McJ/(mol.K)3、加热方式：热量是过程量，所以比热与加热方式有关，常见的加热过程有定压加热过程和定容加热过程，相应有定压比热cp和定容比热cv。定压质量比热cp：表示在定

5、压下，1kg质量的工质温度每变化1K所放出或吸进的热量。定容质量比热cv：表示在定容下，1kg质量的工质温度每变化1K所放出或吸进的热量。考虑：cp与cv谁大谁小？cp＞cv4、与工质所处的状态有关：实验证明，实际气体的比热是温度和压力的函数，即c=f(t、p)，但对于理想气体，比热仅仅是温度的单值函数，即c=f(t)。曲线AB反映了c与t的变化关系，温度越高，比热越大。定压比热cp由于热量与过程有关，而在热力设备中最常见的加热方式是压力不变或容积不变，所以比热容分为定压比热和定容比热。质量比热定容比热cv同

6、理，还有摩尔定压和定容比热即容积定压和定容比热。下面以质量比热为例进行分析。二、比热与状态参数的关系：根据热力学第一定律：定容过程：对任意气体：将（2）代入（1）：根据c的定义式：1、定容比热cv0上式可见；定容比热等于在定容条件下，温度升高1K时，比热力学能增加的数值。说明：理想气体的定容比热为单位质量的物质在任何过程中，温度升高1K时，比热力学能增加的数值。由于比热力学能是状态参数，所以cv0也是仅仅和物质状态参数有关的热力学参数。对任意气体：对理想气体：根据热力学第一定律：定压过程：对任意气体：将（2）

7、代入（1）：根据c的定义式：2、定压比热cp0上式可见；定压比热等于在定压条件下，温度升高1K时，比焓增加的数值。对理想气体：对任意气体：说明：理想气体的定压比热为单位质量的物质在任何过程中，温度升高1K时，比焓增加的数值。由于焓是状态参数，所以cp0是仅和物质状态有关的热力学参数。三、定压比热与定容比热的关系：迈耶公式R的物理意义：Rg为在定压过程中，温度升高1K时，1kg工质对外输出的膨胀功。即：将上式两面同乘M：有了以上关系式，Cp0.m和Cv0.m中只要通过实验测出一个，另一个即可求出。1、迈耶公式：

8、热容比γ：迈耶公式：从上述两公式，可得出：即：2、质量热容比（比热比）：前面介绍了比热容的定义式：由于理想气体的比热力学能和焓都是温度的单值函数，所以，理想气体的比热也只是温度的单值函数。不同气体比热与温度的关系可以通过实验确定。近似地表示为：其中，的值由实验确定，其值随气体的种类而异。其值在附表2中可查。三、比热与温度的关系：其中：—为气体温度从t1升高到t2的平均比热。只要知道c=f(t)，通过