熱力學第三章

熱力學第三章第一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三工程熱力學的研究內(nèi)容

1、能量轉(zhuǎn)換的基本定律

2、工質(zhì)的基本性質(zhì)與熱力過程3、熱功轉(zhuǎn)換設備、工作原理4、化學熱力學基礎第二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三工程熱力學的兩大類工質(zhì)

1、理想氣體（idealgas）可用簡單的式子描述

如汽車發(fā)動機和航空發(fā)動機以空氣為主的燃氣、空調(diào)中的濕空氣等2、實際氣體（realgas）不能用簡單的式子描述，真實工質(zhì)

火力發(fā)電的水和水蒸氣、制冷空調(diào)中制冷工質(zhì)等第三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三§3-1理想氣體狀態(tài)方程

理想氣體定義：凡遵循克拉貝龍方程的氣體四種形式的克拉貝龍方程：注意:

Rm與R

摩爾容積Vm狀態(tài)方程統(tǒng)一單位第四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三摩爾容積Vm阿伏伽德羅假說:

相同p

和T

下各理想氣體的摩爾容積Vm相同在標準狀況下Vm常用來表示數(shù)量第五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

Rm與R的區(qū)別Rm——通用氣體常數(shù)(與氣體種類無關)R——氣體常數(shù)(隨氣體種類變化)M-----摩爾質(zhì)量例如第六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三計算時注意事項

1、絕對壓力2、溫度單位

K3、統(tǒng)一單位（最好均用國際單位）第七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三計算時注意事項實例V=1m3的容器有N2，溫度為20℃，壓力表讀數(shù)1000mmHg，pb=1atm，求N2質(zhì)量。1）2）3）4）第八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三1.分子之間沒有作用力2.分子本身不占容積

但是,當實際氣體p很小,V很大,T不太低時,即處于遠離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時,可視為理想氣體。

理想氣體模型現(xiàn)實中沒有理想氣體第九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

但是,當實際氣體p很小,V很大,T不太低時,即處于遠離液態(tài)的稀薄狀態(tài)時,可視為理想氣體。

哪些氣體可當作理想氣體T>常溫，p<7MPa的雙原子分子理想氣體O2,N2,Air,CO,H2如汽車發(fā)動機和航空發(fā)動機以空氣為主的燃氣等三原子分子（H2O,CO2)一般不能當作理想氣體特殊，如空調(diào)的濕空氣，高溫煙氣的CO2，可以第十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三§3-2

(比)熱容計算內(nèi)能,焓,熱量都要用到熱容定義:比熱容單位物量的物質(zhì)升高1K或1oC所需的熱量c:質(zhì)量比熱容摩爾比熱容C’:容積比熱容Cm=Mc=22.414C’第十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三Ts(1)(2)1K比熱容是過程量還是狀態(tài)量?c1c2用的最多的某些特定過程的比熱容定容比熱容定壓比熱容第十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三定容比熱容cv任意準靜態(tài)過程u是狀態(tài)量，設

定容物理意義：v時1kg工質(zhì)升高1K內(nèi)能的增加量第十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三定壓比熱容cp任意準靜態(tài)過程h是狀態(tài)量，設

定壓物理意義：p時1kg工質(zhì)升高1K焓的增加量第十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三cv和cp的說明1、

cv和cp

，過程已定,可當作狀態(tài)量。2、前面的推導沒有用到理想氣體性質(zhì)，所以3、

h、u、s的計算要用cv和cp

。適用于任何氣體。第十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三§3-3理想氣體的u、h、s和熱容一、理想氣體的u

1843年焦耳實驗，對于理想氣體AB絕熱自由膨脹p

v

T不變

真空第十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三理想氣體的內(nèi)能u理氣絕熱自由膨脹

p

v

T不變

理想氣體u只與T有關第十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三理想氣體內(nèi)能的物理解釋內(nèi)能＝內(nèi)動能＋內(nèi)位能T,v理想氣體無分子間作用力，內(nèi)能只決定于內(nèi)動能?

如何求理想氣體的內(nèi)能uT第十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三理想氣體內(nèi)能的計算理想氣體，任何過程理想氣體

實際氣體第十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三理想氣體的焓理想氣體，任何過程理想氣體實際氣體理想氣體h只與T有關第二十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三一般工質(zhì):

理想氣體：邁耶公式理想氣體的熱容令比熱比第二十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三1、按定比熱

2、按真實比熱計算§3-4理想氣體熱容、u、h和s的計算3、按平均比熱法計算理想氣體熱容的計算h、u、s的計算要用cv和cp第二十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三分子運動論1、按定比熱計算理想氣體熱容運動自由度單原子雙原子多原子Cv,m[kJ/kmol.K]Cp,m

[kJ/kmol.K]k1.671.41.29第二十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三2、按真實比熱計算理想氣體的熱容根據(jù)實驗結果整理理想氣體第二十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三3、按平均比熱計算理想氣體的熱容t

t2

t1

c(cp,cv)

附表3，4，5，6

c=f(t)

攝氏℃第二十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三適用于理想氣體任何過程1.

2.

cv為真實比熱3.

cv為平均比熱理想氣體

u的計算4.

若為空氣，直接查附表2第二十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三適用于理想氣體任何過程1.

2.

cp為真實比熱3.

cp為平均比熱理想氣體

h的計算4.

若為空氣，直接查附表2第二十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

§3-5理想混合氣體

第二十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三研究對象

無化學反應的理想氣體混合物例：鍋爐煙氣CO2,CO,H2O,N2燃氣輪機中的燃氣空調(diào)工程中的濕空氣水蒸氣含量低，稀薄，當作理想氣體水蒸氣含量可變化，單獨研究第二十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三主要內(nèi)容

1、成分描寫2、分壓定律和分容積定律3、混合物參數(shù)計算第三十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三一、混合氣體的成分

第i種組元氣體的質(zhì)量成分：設混合氣體由1,2,3,…,i,…k種氣體組成各組元質(zhì)量成分之和為1第三十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三摩爾成分設混合氣體由1,2,3,…,i,…k種氣體組成摩爾數(shù)第i種組元氣體的摩爾成分：各組元摩爾成分之和為1第三十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三平均摩爾質(zhì)量M和折合氣體常數(shù)R設混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為M，摩爾數(shù)為n，則混合氣體質(zhì)量折合氣體常數(shù)平均摩爾質(zhì)量為M第三十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三與xi的換算已知xi第三十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三二、分壓定律和分容積定律Dalton’slawofpartialpressure分壓力定律pTVpTVpTVpTV分壓力pi第三十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三分壓定律pTVpTVpTVpTV分壓力pi第三十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三壓力是分子對管壁的作用力分壓定律的物理意義混合氣體對管壁的作用力是組元氣體單獨存在時的作用力之和理想氣體模型1.分子之間沒有作用力2.分子本身不占容積

分壓力狀態(tài)是第i種組元氣體的實際存在狀態(tài)第三十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三質(zhì)量成分與混合物氣體常數(shù)kJ/kg.K第三十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三分容積定律pTVpTVpTVpTV分容積Vi容積成分＝摩爾成分第三十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三三、

混合氣體的參數(shù)計算質(zhì)量，摩爾數(shù)，壓力，容積，內(nèi)能，焓，定壓比熱容，定容比熱容，熵，Ex總參數(shù)加和性總參數(shù)是各組元在分壓力狀態(tài)下的分參數(shù)之和（除總?cè)莘e）第四十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三混合物總參數(shù)的計算質(zhì)量守恒摩爾數(shù)守恒

分壓定律第四十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三混合物比參數(shù)的計算加權性[kJ/kg][kJ/kmol]注意：各組成氣體混合氣體內(nèi)能第四十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三混合物比參數(shù)的計算[kJ/kg][kJ/kmol]注意：各組成氣體混合氣體焓第四十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三混合物比參數(shù)的計算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定壓比熱容[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定容比熱容第四十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三混合物比參數(shù)的計算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]熵[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]ex第四十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三混合物容積的計算分容積定律總?cè)莘e比容[m3/kg][m3/kmol]第四十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第三章小結1、什么樣的氣體是理想氣體？2、理想氣體狀態(tài)方程的正確使用3、理想氣體比熱、內(nèi)能、焓的的特點和計算第四十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三計算練習題（1）教材3－13題氧氣瓶，V=0.04m3,p1=147.1bar,t1=t0=20℃迅速放氣，p2=73.55bar求：T2，放出的質(zhì)量mp2

,V已知，先求T2取氧氣瓶為開口系，試用開口系能量方程求T2m1m2m第四十八頁，共五十二頁，編