工程熱力學(xué)初步學(xué)習(xí)

本章目的：學(xué)習(xí)熱力學(xué)根本原理和方法。本章要求：1.正確了解并熟練運(yùn)用流動過程熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式2.正確了解并熟練掌握熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，了解熱功轉(zhuǎn)換的方向和限制；3.掌握熵變的計(jì)算，并運(yùn)用熵增原理判別實(shí)踐過程進(jìn)展的方向和限制。第2章熱力學(xué)根本定律1用熱力學(xué)方法分析和處理工程實(shí)踐問題的實(shí)際根底是熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律。在“物理化學(xué)〞課程中我們曾經(jīng)學(xué)習(xí)過熱力學(xué)兩大定律，利用這兩大定律可以計(jì)算過程的熱和功，以及判別過程的方向和限制。第2章熱力學(xué)根本定律2但<物理化學(xué)>中著重引見兩大定律在封鎖系統(tǒng)中的運(yùn)用，而在實(shí)踐工程運(yùn)用中大量遇到的是敞開體系，這類體系中進(jìn)展的是流動過程，因此在工程熱力學(xué)課程中進(jìn)一步討論兩大定律對流動過程的運(yùn)用。第2章熱力學(xué)根本定律32.1熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)2.2能量的傳送方式2.3封鎖系統(tǒng)的能量方程2.4敞開系統(tǒng)的能量方程2.5穩(wěn)定流動能量方程2.6熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)2.7卡諾循環(huán)2.8多熱源的可逆循環(huán)2.9熵與克勞修斯不等式2.10孤立系統(tǒng)熵增原理第2章熱力學(xué)根本定律4自然界的物質(zhì)是千變?nèi)f化的，但就其數(shù)量來說是不變的—質(zhì)量守恒；自然界中能量具有多種方式，它們既不能發(fā)明，也不能被消滅，只能從一種方式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N方式，且在轉(zhuǎn)化的過程中總能量堅(jiān)持不變—能量守恒。熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)就是明確表達(dá)了能量守恒與轉(zhuǎn)化的規(guī)律。2.1熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)5能量守恒定律用數(shù)學(xué)式來表示就是Δ(系統(tǒng)的能量)+Δ(環(huán)境的能量)=0或Δ(系統(tǒng)的能量)=-Δ(環(huán)境的能量)對任一熱力系統(tǒng)，熱力學(xué)第一定律可表示為進(jìn)入系統(tǒng)的能量-分開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)儲存能量的增量2.1熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)62.2能量的傳送方式能量定義為做功的容量。自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量的方式多種多樣，且相互之間可以進(jìn)展轉(zhuǎn)化。在能量轉(zhuǎn)化的過程中，能量傳送的方式有三種：做功傳熱儲存能--由進(jìn)入或分開系統(tǒng)的物質(zhì)帶入或帶出的其本身所具有的能量7功:在熱力過程中，由于存在著除溫度以外的其它位的梯度(如壓力差)，在系統(tǒng)和環(huán)境間傳送著的能稱為功?；蛘哒f系統(tǒng)與外界相互作用而傳送的能量，假設(shè)其全部效果可表現(xiàn)為使外界物體改動宏觀運(yùn)動形狀，那么這種傳送的能量稱為功。在熱力學(xué)中因做功的方式不同，有各種方式的功，如機(jī)械功、電功、化學(xué)功、外表功、磁功等。熱力學(xué)中規(guī)定，系統(tǒng)對外做功取為正值，外界對系統(tǒng)做功取為負(fù)值。2.2能量的傳送方式8熱:系統(tǒng)與外界之間僅僅由于溫度不同而傳送的能量稱為熱量。當(dāng)熱加到某體系統(tǒng)以后，其儲存的不是熱，而是添加了該系統(tǒng)的內(nèi)能。有人籠統(tǒng)化地把熱比作雨，而把內(nèi)能比作池中的水，當(dāng)系統(tǒng)吸熱而變?yōu)槠鋬?nèi)能時，猶如雨下到池中變成水一樣。熱力學(xué)中規(guī)定，系統(tǒng)吸熱為正，系統(tǒng)放熱為負(fù)。2.2能量的傳送方式9功與熱的聯(lián)絡(luò)宏觀上，功和熱是能量的兩種傳送方式，是在形狀變化的過程中表達(dá)出來的，因此它們不是系統(tǒng)的能量，而是過程的函數(shù)，為了與形狀函數(shù)區(qū)別開來。微分量用δW和δQ表示，而積分量用W和Q表示。2.2能量的傳送方式10功與熱的區(qū)別該當(dāng)留意，熱和功雖然是能量傳送的方式，但它們之間存在著根本的區(qū)別。當(dāng)外界對系統(tǒng)或系統(tǒng)對外界作功時，系統(tǒng)和外界物體發(fā)生宏觀的相對位移；而系統(tǒng)與外界進(jìn)展熱交換時，二者之間沒有相對的宏觀位移，熱交換是由于系統(tǒng)和外界之間存在的溫度差而產(chǎn)生的，此種方式的能量傳送是經(jīng)過微觀分子碰撞或熱輻射完成的。因此，雖然熱量也是能量傳送的宏觀方式，但它與物質(zhì)的微觀運(yùn)動有親密的聯(lián)絡(luò)。2.2能量的傳送方式112.2能量的傳送方式儲存能:是物質(zhì)本身具有的能量。儲存能分為外部儲存能和內(nèi)部儲存能兩類。即系統(tǒng)的總能量為

外部儲存能：是與系統(tǒng)整體宏觀運(yùn)動有關(guān)的能量，它分為動能和位能兩種。內(nèi)部儲存能：儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量，即內(nèi)能，它與物質(zhì)的分子構(gòu)造及微觀運(yùn)動方式有關(guān)，包括物理內(nèi)能、化學(xué)內(nèi)能和核能。內(nèi)能代表著微觀程度的能的方式，沒有絕對值，而只能計(jì)算出它的變化。122.2能量的傳送方式為了便于下面能量平衡方程的討論，我們簡單回想一下有關(guān)系統(tǒng)的概念功封鎖系統(tǒng)〔限定質(zhì)量系統(tǒng)〕與環(huán)境僅有能量交換，而無質(zhì)量交換，系統(tǒng)內(nèi)部是固定的。敞開系統(tǒng)〔限定容積體系〕熱與環(huán)境既有能量交換也有質(zhì)量功交換。由于敞開系統(tǒng)與環(huán)境有物流體質(zhì)交換，因此，體系內(nèi)部的物質(zhì)流體是不斷更新的，敞開體系實(shí)踐是以一定空間范圍為研討對象的。熱13<物理化學(xué)>中曾經(jīng)討論了封鎖系統(tǒng)的能量平衡方程，方式為

對單位質(zhì)量流體式中w為體積膨脹功，對于可逆過程2.3封鎖系統(tǒng)的能量方程14作業(yè)：P39習(xí)題4答案：4.W=-46.5kJ/s,Wt=-75.25kJ/s,N=-75.25kW2.3封鎖系統(tǒng)的能量方程152.4敞開系統(tǒng)的能量方程敞開體系流程圖基準(zhǔn)面換熱器透平機(jī)162.4.1物料平衡方程進(jìn)入系統(tǒng)的量-分開系統(tǒng)的量=系統(tǒng)積累的量可得到體系物料平衡的微分式2.4敞開系統(tǒng)的能量方程172.4.2能量平衡方程能量的分析儲存能：熱量：功：1.推進(jìn)功,即流動功，是推開工質(zhì)進(jìn)展宏觀位移所做的功，只需在流動過程中才干表達(dá)。2.軸功，單位流體經(jīng)過機(jī)器時所作的功2.4敞開系統(tǒng)的能量方程18能量平衡方程：在時間內(nèi)?進(jìn)入系統(tǒng)的能量=微元體帶入的能量+環(huán)境對微元體所作的流動功+環(huán)境傳入的熱量=分開系統(tǒng)的能量=微元體帶出的能量+流體對環(huán)境所作的流動功+體系對環(huán)境所作的軸功=?系統(tǒng)儲存能量的增量=2.4敞開系統(tǒng)的能量方程19能量平衡方程式為以h表示流體的焓值2.4敞開系統(tǒng)的能量方程20以單位時間為基準(zhǔn)式中2.4敞開系統(tǒng)的能量方程212.4敞開系統(tǒng)的能量方程在以上推導(dǎo)過程中沒有任何條件限制，所以能量平衡方程式〔2-21〕不受流體屬性的限制，也不受其過程的限制。在實(shí)踐過程中，能量平衡方程可以進(jìn)展適當(dāng)簡化，下面我們就詳細(xì)討論能量平衡方程的運(yùn)用。222.5穩(wěn)定流動能量方程2.5.1穩(wěn)定流動能量方程穩(wěn)流過程敞開體系中發(fā)生的過程為流動過程，假設(shè)流動過程進(jìn)展時，系統(tǒng)內(nèi)任一點(diǎn)工質(zhì)的形狀都不隨時間而變，那么此過程稱為穩(wěn)定流動過程，簡稱穩(wěn)流過程。穩(wěn)流系統(tǒng)應(yīng)滿足的條件：①進(jìn)出體系物料的質(zhì)量流量相等，即②系統(tǒng)中任一點(diǎn)的熱力學(xué)參數(shù)都不隨時間而變。③系統(tǒng)內(nèi)沒有能量的積累，即系統(tǒng)與環(huán)境交換的功和熱也不隨時間而變化。那么232.5穩(wěn)定流動能量方程式(2-21)可簡化為對單位質(zhì)量流體或化工消費(fèi)中大都為穩(wěn)定流動體系242.5穩(wěn)定流動能量方程運(yùn)用以上各式時要留意以下幾點(diǎn)：⑴單位要一致，且用國際單位制，假設(shè)用工程單位制，所得公式與此式不同；⑵式中Q和ws為代數(shù)值，即：Q以系統(tǒng)吸熱為正，以系統(tǒng)輸出功(系統(tǒng)對環(huán)境做功〕為正；⑶運(yùn)用條件是穩(wěn)定流動系統(tǒng)，不受過程能否可逆或流體性質(zhì)的影響。252.5.2能量方程的分析比較式(2-15)和式(2-26)，可以看出式中w可視為由熱量轉(zhuǎn)變來的機(jī)械能。對于非流動過程w為體積功；對于流動過程，w為流體的流動凈功、動位能增量及經(jīng)過熱力設(shè)備輸出的軸功三部分之和。2.5穩(wěn)定流動能量方程262.5穩(wěn)定流動能量方程2.5.3技術(shù)功在流動過程中，可以利用的機(jī)械能成為技術(shù)功。即那么穩(wěn)定流動能量方程還可表示為27對于可逆過程而所以2.5穩(wěn)定流動能量方程282.5.4穩(wěn)定流動能量方程的運(yùn)用與簡化⑴對化工機(jī)器：如膨脹機(jī)、緊縮機(jī)等那么⑵對化工設(shè)備：如反響器、熱交換器、傳質(zhì)設(shè)備、閥門、管道等那么2.5穩(wěn)定流動能量方程29這個式子的物理意義表如今：體系形狀變化，如發(fā)生化學(xué)反響、相變化、溫度變化時與環(huán)境交換的熱量〔反響熱、相變熱、顯熱〕等于體系的焓差。這里Q是過程函數(shù)，不是形狀函數(shù)，與過程的途徑有關(guān)，不易計(jì)算，當(dāng)時，那么可由熱量衡算式將熱量的計(jì)算與體系的形狀函數(shù)相關(guān)聯(lián)，就可以處理熱量計(jì)算的問題了。2.5穩(wěn)定流動能量方程302.5穩(wěn)定流動能量方程⑶對截流閥流體流經(jīng)節(jié)流閥時，由于流速很快，使得流體來不及與環(huán)境進(jìn)展熱交換，同時與環(huán)境也無軸動交換，且動、位能變化可忽略不計(jì)。因此，節(jié)流膨脹過程為等焓過程，即那么31⑷對噴嘴如放射器，是經(jīng)過改動流體截面以使體的動能與內(nèi)能發(fā)生變化的一種安裝。高壓氣體經(jīng)過噴嘴后，壓力下降，而c2遠(yuǎn)遠(yuǎn)增大2.5穩(wěn)定流動能量方程322.5穩(wěn)定流動能量方程P23例2-2知：各過程中的位能變化忽略不計(jì)。假設(shè)空氣流量為100kg/s，試計(jì)算：①緊縮機(jī)功率；②噴管出口流速c4；③汽輪機(jī)功率；④整套安裝功率。332.5穩(wěn)定流動能量方程解：①緊縮機(jī)功率②噴管出口流速c4〔把換熱器和噴管看成一個整體〕③汽輪機(jī)功率④整套安裝功率342.5穩(wěn)定流動能量方程P24例2-3知：設(shè)水泵與管路是絕熱的，且可忽略摩擦阻力，求水泵功率及焓變。解：①水泵功率P1,t1P2,t2△Z=40mqV=d1=d2=352.5穩(wěn)定流動能量方程②焓變留意：化工原理穩(wěn)定流動延續(xù)性方程只適用于液體36作業(yè)：P39習(xí)題6答案：6.(1)NC=-7000kW,(2)m燃=0.3kg/s(3)NT=11891kW,(4)N=4891kW。提示：2.5穩(wěn)定流動能量方程熄滅室2,空氣m5,燃?xì)鈓f3,煙氣mf+m題中所給的q無意義37熱力學(xué)第一定律是從能量傳送或轉(zhuǎn)換過程中總結(jié)出來的客觀規(guī)律。凡違背熱力學(xué)第一定律的過程一定不會發(fā)生，但不違背熱力學(xué)第一定律的過程能否一定會自發(fā)發(fā)生呢？這個問題熱力學(xué)第一定律是回答不了的，必需用熱力學(xué)第二定律。熱力學(xué)第一定律主要處理自然界能量守恒問題，而熱力學(xué)第二定律主要處理方向和限制問題。2.6熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)382.6.1根本概念自發(fā)過程：是不耗費(fèi)功即可進(jìn)展的過程。自然界中的許多過程，如熱從高溫物體傳送給低溫物體，氣體向真空或低壓膨脹，水由高處流向低處，這些過程都不需求借助外力即可進(jìn)展。自然界中類似的自發(fā)過程的進(jìn)展有一定的方向性。非自發(fā)過程：需求耗費(fèi)功才可進(jìn)展。如：炎熱的夏天，水變成冰就是非自發(fā)過程，而冰冷的冬天，水變成冰就是自發(fā)過程。2.6熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)39例1節(jié)流過程，△H=0高度的絕熱不可逆過程，第一定律無法解釋其中的能量損失。例2換熱過程Q吸=-Q放，第一定律無法解釋高溫流體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏亓黧w的能量損失。例3化學(xué)反響過程△H正=-△H逆，第一定律無法解釋反響進(jìn)展的方向和限制。熱力學(xué)第一定律的缺陷〔1〕熱力學(xué)第一定律只能確定能量的數(shù)量利用，無法確定能量的質(zhì)量利用?！?〕熱力學(xué)第一定律無法斷定過程進(jìn)展的方向和限制。2.6熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)402.6熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)2.6.2熱力學(xué)第二定律的表述與本質(zhì)克勞修斯(Clausius)說法熱量不能夠自動地、無償?shù)貜牡蜏匚矬w傳至高溫物體。Clausius說法指明了熱量傳送的方向與限制。熱量傳送的方向性是指高溫物體可自發(fā)向低溫物體傳熱，而低溫物體向高溫物體傳熱那么必需耗費(fèi)功。熱量傳送的限制是溫度到達(dá)一致，不存在溫差。41開爾文-普朗克(Kelvin—Plank)說法不能夠制成一種循環(huán)動作的熱機(jī)，只從一個熱源汲取熱量，使之全轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉?，而其他物體不發(fā)生任何變化。Kelvin說法闡明熱變功過程是一個非自發(fā)過程。熱機(jī)把從高溫?zé)嵩次諢崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)變勝利是以向低溫?zé)嵩捶艧徇@個自發(fā)過程為補(bǔ)充條件的。2.6熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)42熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)一切自發(fā)過程都是不可逆過程(留意：逆定理不存在)。要使非自發(fā)過程得以實(shí)現(xiàn)，必需伴隨一個適當(dāng)?shù)淖园l(fā)過程作為補(bǔ)充條件。各種自發(fā)過程是有聯(lián)絡(luò)的，即熱力學(xué)第二定律的各種表述是等效的。2.6熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)43卡諾(Carnot)循環(huán)是熱力學(xué)的根本循環(huán)，它由四個可逆過程組成，處理了工質(zhì)從高溫?zé)嵩次盏臒崃哭D(zhuǎn)換為功的最大限制。雖然可逆過程只是一個理想過程，實(shí)踐上無法實(shí)現(xiàn)，由可逆過程組成的卡諾循環(huán)發(fā)動機(jī)也無法制造，但是，卡諾循環(huán)在熱力學(xué)中具有艱苦的意義，在歷史上首先奠定了熱力學(xué)第二定律的根本概念，為如何提高各種熱機(jī)的效率指明了方向。2.7卡諾循環(huán)44Carnot熱力循環(huán)的4個過程如下：①可逆等溫膨脹1→2，任務(wù)介質(zhì)蒸發(fā)，吸熱QH②可逆絕熱膨脹2→3，做功③可逆等溫緊縮3→4，任務(wù)介質(zhì)冷凝，放熱QL④可逆絕熱緊縮4→1，耗費(fèi)功2.7卡諾循環(huán)45

2.7卡諾循環(huán)根據(jù)熱力學(xué)第一定律，定義熱轉(zhuǎn)化為功的效率(即熱效率〕熱力學(xué)第一定律H為形狀函數(shù)，那么工質(zhì)經(jīng)過一個循環(huán)后所以46熱力學(xué)第二定律的表達(dá)曾經(jīng)闡明熱機(jī)只能部分地將熱轉(zhuǎn)化為功，其經(jīng)濟(jì)性可用熱效率來評價。熱效率的定義工質(zhì)從高溫?zé)嵩次盏臒崃哭D(zhuǎn)化為凈功的比率。即2.7卡諾循環(huán)47對于卡諾循環(huán)由T-S圖知2.7卡諾循環(huán)48?由式(2-37)可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：⑴卡諾循環(huán)的熱效率只于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟扔嘘P(guān)，即，與操作的工質(zhì)無關(guān)。欲使，那么需或，這在實(shí)踐當(dāng)中是不能夠的，也闡明了熱不能完全轉(zhuǎn)化為功；⑵，欲使效率增大，需求TH升高，TL降低，工程上采用高溫高壓，提高吸熱溫度TH，但要遭到材質(zhì)的影響；2.7卡諾循環(huán)49⑶假設(shè)，那么，，這闡明單一熱源不能轉(zhuǎn)化為功，必需有兩個熱源；⑷卡諾循環(huán)，最大，一樣的TH、TL，無論經(jīng)過何種過程，是一樣的，實(shí)踐上熱機(jī)只能接近，不能到達(dá)。

2.7卡諾循環(huán)502.7卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)分兩種情況：正卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)。正卡諾循環(huán)是指工質(zhì)吸熱溫度高于排熱溫度，是產(chǎn)功過程；〔熱電廠、蒸汽機(jī)〕逆卡諾循環(huán)是指吸熱溫度低于排熱溫度，是耗功過程。〔空調(diào)、冰機(jī)、熱泵〕制冷時，制冷系數(shù)供暖時，供暖系數(shù)51作業(yè)：P39習(xí)題10答案：10.不能夠?qū)崿F(xiàn)2.7卡諾循環(huán)522.9.1熵的導(dǎo)出<物理化學(xué)>中我們曾經(jīng)講過了熵函數(shù)，大家知道熵函數(shù)是籠統(tǒng)的難了解的概念，這里我們簡單的復(fù)習(xí)一下。我們可以經(jīng)過研討熱機(jī)的效率推導(dǎo)出熵函數(shù)的定義式。對于可逆熱機(jī)有2.9熵與克勞修斯不等式53?對恣意的可逆循環(huán)，可將其視為由無限多個微元卡諾循環(huán)所組成，每個微元的兩個熱源的溫差均為無限小，可視為不變。那么對第i個微循環(huán)，有對全部微循環(huán)求和，可得即2-14熵的推演2.9熵與克勞修斯不等式54只需體系的某形狀函數(shù)，當(dāng)閱歷一個循環(huán)后，其函數(shù)的凈增量才等于零。而且，在確定的兩點(diǎn)間，函數(shù)的變化值與所閱歷的過程無關(guān)。所以，把此函數(shù)定義為熵。2.9熵與克勞修斯不等式55留意：

⑴熵是形狀函數(shù)。只需始態(tài)、終態(tài)一樣，

⑵對于不可逆過程，可以設(shè)計(jì)一個可逆過程，使其初終態(tài)與可逆過程一樣，那么可利用逆過程的熱溫商積分計(jì)算熵變。⑶下式只適用于可逆過程2.9熵與克勞修斯不等式56熵變的計(jì)算根據(jù)熵的定義，對于封鎖系統(tǒng)對于穩(wěn)流系統(tǒng)2.9熵與克勞修斯不等式572.9熵與克勞修斯不等式⑴等溫過程：對于理想氣體，由于，所以⑵等壓過程：對于理想氣體、液體及固體58⑶等容過程：對于理想氣體⑷可逆相變過程：可逆相變是指在指定壓力的飽和溫度下發(fā)生相變化的過程，并且相變化的熱量根據(jù)能量平衡方程知由于相變過程溫度恒定，所以相變化的熵變?yōu)?.9熵與克勞修斯不等式59⑸絕熱可逆過程

即絕熱可逆過程為等熵過程。⑹環(huán)境熵變熱力學(xué)環(huán)境普通指周圍大自然，可視為恒溫?zé)嵩矗瑴囟葹門0。因此2.9熵與克勞修斯不等式思索題1atm下，1kg過冷水在-10℃結(jié)冰，此過程的系統(tǒng)的熵變應(yīng)該怎樣計(jì)算？602.9.2克勞修斯不等式對于不可逆循環(huán)對于可逆循環(huán)微元由于所以2.9熵與克勞修斯不等式61將可逆過程與不可逆過程綜合起來，可表示為上式即為克勞修斯不等式。式中，“=〞代表可逆過程；“?〞代表不可逆過程。P31例2-6有一個循環(huán)安裝，任務(wù)在800K和300K的熱源之間。假設(shè)與高溫?zé)嵩磽Q熱3000kJ，與外界交換功2400kJ，試判別該安裝能否成為熱機(jī)?能否成為制冷機(jī)?2.9熵與克勞修斯不等式622.9熵與克勞修斯不等式或632.9.3熱力學(xué)第二定律?系統(tǒng)變化：1→B→2不可逆過程，2→A→1可逆過程根據(jù)克勞修斯不等式，可得2.9熵與克勞修斯不等式64對于微元過程，合并可逆和不可逆過程，可寫出熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：上式闡明，可逆過程的熵變等于其熱溫商，不可逆過程的熵變那么大于其熱溫熵。2.9熵與克勞修斯不等式652.9.4熵流和熵產(chǎn)生從我們研討的系統(tǒng)來看，熵由兩部分?jǐn)y帶：物料和熱量，功與熵變化無關(guān)，因此功不攜帶熵。物料i攜帶的熵

熱流攜帶的熵〔即熵流〕2.9熵與克勞修斯不等式66熵產(chǎn)生經(jīng)過前邊的討論可知，不可逆過程的熵變作熵的平衡，可寫出其中稱為熵產(chǎn)生，其物理意義是由于過程的不可逆性引起的熵添加。對于可逆過程，；不可逆過程，。闡明只需過程發(fā)生不可逆變化，就會有熵產(chǎn)生，因此可以用熵產(chǎn)生作為判別過程方向的準(zhǔn)那么。2.9熵與克勞修斯不等式672.9熵與克勞修斯不等式幾種典型過程由于不可逆性呵斥的熵產(chǎn)生?！?〕摩擦引起的熵產(chǎn)生設(shè)系統(tǒng)閱歷一微元不可逆過程，吸熱，對外做功，摩擦耗功，相應(yīng)的可逆過程吸熱，對外做功那么682.9熵與克勞修斯不等式〔2〕傳熱過程設(shè)溫度為T1的高溫物質(zhì)將熱量Q傳給溫度為T2的低溫物質(zhì)，兩物質(zhì)熱容量很大，不會因傳送有限的熱量而改動本身的溫度。將低溫物質(zhì)取為系統(tǒng)，那么熵變熵流所以實(shí)踐傳熱過程，T1>T2，即dSg>0，闡明了傳熱過程進(jìn)展的方向，也闡明了過程的不可逆性是由傳熱溫差呵斥的。692.9熵與克勞修斯不等式〔3〕流體保送過程對于流體在管道中的保送過程，設(shè)無熱功交換，且忽略動位能變化，根據(jù)熱力學(xué)第一定律那么有：根據(jù)熱力學(xué)根本關(guān)系式有：即流體保送過程的不可逆性是由壓力下降〔dp<0〕呵斥的，它闡明流體流動的方向一定是從高壓流向低壓。702.9.5熵方程熵函數(shù)既是形狀函數(shù)，又是容量性質(zhì)，因此熵也可以按容量性質(zhì)進(jìn)展衡算。前述的熵平衡適用于封鎖系統(tǒng)，對于某一限定容積的敞開系統(tǒng)，在時間內(nèi)，熵平衡由以下圖所示：2.9熵與克勞修斯不等式71如系統(tǒng)儲存熵的增量為dSv,那么敞開系統(tǒng)的熵平衡方成為

與普通衡算式不同之處在于熵函數(shù)平衡方程中多了一項(xiàng)熵產(chǎn)生，熵產(chǎn)生是體系由于一系列的溫度變化而引起的，它反映了體系的不可逆程度。2.9熵與克勞修斯不等式72根據(jù)表示圖，可寫出2.9熵與克勞修斯不等式當(dāng)有多股流體進(jìn)、出體系時，73熵平衡方程的特殊方式當(dāng)熵平衡方程用于特殊過程時，可以進(jìn)展特殊簡化處置。1.穩(wěn)流系統(tǒng):2.絕熱穩(wěn)流系統(tǒng):2.9熵與克勞修斯不等式743.封鎖系統(tǒng)：4.絕熱封鎖系統(tǒng)：2.9熵與克勞修斯不等式75熵產(chǎn)生是判別過程方向和限制的一種方法，當(dāng)環(huán)境的熵變不易求取時，可以經(jīng)過熵產(chǎn)生來進(jìn)展過程方向的判別。當(dāng)>0時，體系內(nèi)部的過程不可逆或自發(fā)當(dāng)=0時，體系內(nèi)部的過程可逆或平衡；當(dāng)<0時，體系內(nèi)部的過程不自發(fā)。2.9熵與克勞修斯不等式76熵增原理普通情況下，我們遇到的實(shí)踐過程大多為敞開體系，即工質(zhì)與其相關(guān)的環(huán)境間既有物質(zhì)的交換又有能量的交換。為了討論問題的方便，可把二者合并起來，看成一個孤立體系。對于孤立體系〔或絕熱體系〕2.10孤立系統(tǒng)熵增原理77關(guān)于熵增原理的幾點(diǎn)討論⑴熵增原理可以判別過程進(jìn)展的方向。自然界一切自發(fā)過程向著熵增大的方向進(jìn)展；⑵熵增原理可以判別過程進(jìn)展的限制，即增大到某個最大值后，到達(dá)平衡態(tài)；⑶只需同時滿足熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的過程，在實(shí)踐當(dāng)中才干實(shí)現(xiàn)，違背其中恣意一條，過程就不能實(shí)現(xiàn)。⑷為孤立系統(tǒng)的總熵變，其計(jì)算式為在實(shí)踐過程中均可正、可負(fù)，也可以為零，但二者的總和一定大于零。2.10孤立系統(tǒng)熵增原理78例2-9有人聲稱設(shè)計(jì)了一套熱力設(shè)備，可將65℃熱水的20％變成100℃的水，而其他的80％將熱量傳給15℃的大氣，最終水溫為15℃，試判別該設(shè)備能否能夠。水的比熱容為Cp=4.186kJ／(kg·K)2.10孤立系統(tǒng)熵增原理環(huán)境15℃環(huán)境15℃65～15℃水100～65℃水解法一：判別79解法二2.10孤立系統(tǒng)熵增原理802.10孤立系統(tǒng)熵增原理作業(yè)：P39習(xí)題11，13。答案：11:(1)=0;(2)=0.047kJ/kg.K;=0.147kJ/kg.K提示：13:△S=4.738kJ/kg提示：Q1=200kJQ2△T=0，150K400KWs1000K△T=0，20K(1)1000K(2)850K(1)400K(2)420K(3)Wg=40kJ絕熱混合200kg,80℃水100kg,20℃水300kg，t℃水811.功與熱的聯(lián)絡(luò)與區(qū)別一樣點(diǎn)：功和熱是宏觀上傳送能量的兩種方式，過程的函數(shù)。區(qū)別：作功時，體系和外界物體發(fā)生宏觀的相對位移；換熱時，二者之間沒有宏觀的相對位移，熱交換與物質(zhì)的微觀運(yùn)動有親密的聯(lián)絡(luò)。2.熱力學(xué)第一定律封鎖體系穩(wěn)流體系可逆過程第2章小結(jié)82第2章小結(jié)簡化方式：⑴對膨脹機(jī)、緊縮機(jī)⑵對反響器、熱交換器、傳質(zhì)設(shè)備、閥門、管道⑶對截流閥即截流過程為等焓過程⑷對噴嘴83第2章小結(jié)3.熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)：自發(fā)過程是不可逆的。要使非自發(fā)過程得以實(shí)現(xiàn)，必需伴隨一個適當(dāng)?shù)淖园l(fā)過程作為補(bǔ)償條件。4.卡諾循環(huán)：在一樣的高溫?zé)嵩春鸵粯拥牡蜏責(zé)嵩粗g任務(wù)的熱機(jī)中，一切可逆熱機(jī)的熱效率都相等，一切不可逆熱機(jī)的熱效率小于可逆熱機(jī)的熱效率，且與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。熱效率制冷系數(shù)供暖系數(shù)84第2章小結(jié)5.熵的定義及計(jì)算定義：計(jì)算：⑴等溫過程：對于理想氣體

⑵等壓過程：⑶等容過程：⑷可逆相變過程：85第2章小結(jié)⑸絕熱可逆過程即絕熱可逆過程為等熵過程6.克勞修斯不等式7.熵流、熵產(chǎn)生和熵方程86第2章小結(jié)8.孤立系統(tǒng)熵增原理

環(huán)境熵變孤立系統(tǒng)的熵只能增大(實(shí)踐不可逆過程)，或維持不變(可逆過程)，不能夠減小，要使孤立系統(tǒng)熵減小的過程得以實(shí)現(xiàn)，必需再添加適當(dāng)?shù)氖瓜到y(tǒng)熵添加的過程。87第3章氣體與蒸氣的熱力性質(zhì)我們經(jīng)常提到流體、氣體與液體。其中，流體是除固體以外的流動相〔氣體、液體〕的總稱。均勻流體普通分為氣體和液體兩類。本章我們主要討論氣體與蒸氣的熱力性質(zhì)。88第3章氣體與蒸氣的熱力性質(zhì)本章目的：氣體的p-V-T關(guān)系可直接用于設(shè)計(jì)如：1)一定T、p下，ρ=？=?2)管道直徑的選?。毫髁?；3)儲罐的接受壓力：p。2.利用可測的熱力學(xué)性質(zhì)〔T，p，V，CP〕計(jì)算或查取不可測的熱力學(xué)性質(zhì)(H，S)(在本章引見)和(G，f，φ，α，γ)〔將在第7章引見〕。89第3章氣體與蒸氣的熱力性質(zhì)本章要求：1.了解純物質(zhì)的p-T圖和p-v圖；2.熟練運(yùn)用理想氣體形狀方程、R-K方程和兩項(xiàng)維里方程計(jì)算單組分氣體的p-v-T關(guān)系；3.熟練運(yùn)用三參數(shù)普遍化方法計(jì)算單組分氣體的p-v-T關(guān)系；4.掌握熱力學(xué)根本關(guān)系式及理想氣體H和S的計(jì)算方法，并會進(jìn)展計(jì)算。5.掌握由T-s圖、h-s圖、lnp-h圖和熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)表查取流體熱力學(xué)性質(zhì)的根本方法。6.了解氣體混合物熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算方法。90第3章氣體與蒸氣的熱力性質(zhì)3.1理想氣體及其形狀方程3.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式3.3理想氣體的內(nèi)能和焓3.4理想氣體的熵3.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)3.6實(shí)踐氣體與理想氣體的偏離3.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子3.8實(shí)踐氣體的形狀方程3.9純物質(zhì)相變區(qū)的形狀及參數(shù)坐標(biāo)圖913.1理想氣體及其形狀方程

是表達(dá)式最簡單的方式。923.1理想氣體及其形狀方程〔1〕理想氣體的兩個假設(shè)A.氣體分子間無作用力B.氣體分子本身不占有體積〔2〕掌握理想氣體氣體形狀方程需明確的三個問題：①理想氣體本身是假設(shè)的，實(shí)踐上是不存在的。但它是一切真實(shí)氣體當(dāng)p→0時可以接近的極限，因此該方程可以用來判別真實(shí)氣體形狀方程的正確程度，即：真實(shí)氣體形狀方程在p→0時，應(yīng)變?yōu)椋?33.1理想氣體及其形狀方程②低壓下的氣體〔特別是難液化的N2，H2，CO，CH4，…〕，在工程設(shè)計(jì)中，在幾十個大氣壓〔幾個MPa〕下，仍可按理想氣體形狀方程計(jì)算p、v、T：而對較易液化的氣體，如NH3，CO2，C2H4〔乙炔〕等，在較低壓力下，也不能用理想氣體形狀方程計(jì)算。943.1理想氣體及其形狀方程③運(yùn)用理想氣體形狀方程時要留意R的單位，常用的是〔SI制〕即T〔K〕，P〔kPa〕，V〔m3〕，比體積v〔m3/kg〕，質(zhì)量m〔kg〕，摩爾質(zhì)量N〔kmol〕，

而953.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式熱力學(xué)在工程上運(yùn)用最廣泛的是根據(jù)體系形狀變化而產(chǎn)生的熱力學(xué)性量變化來確定與途徑有關(guān)的功量和熱量。例：等壓過程的熱效應(yīng)：絕熱過程的功：此外，根據(jù)熵增原理，用△Siso判別過程進(jìn)展的方向和限制；用體系的自在焓變化△G，判別相平衡和化學(xué)平衡等，也是根據(jù)體系一直形狀函數(shù)的變化來計(jì)算的。因此，為了用熱力學(xué)處理工程上的問題，就必需有各種物質(zhì)在不同形狀時的熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)。963.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式與熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)有關(guān)的主要內(nèi)容：1、熱力學(xué)根本關(guān)系式(微分方程)(復(fù)習(xí))2、單相流體熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算①理想氣體熱力學(xué)性質(zhì)(U*，H*，S*)計(jì)算(復(fù)習(xí))②真實(shí)氣體熱力學(xué)性質(zhì)的求取(不講)3、熱力學(xué)圖表及其運(yùn)用(3.9節(jié)，3.10節(jié))T-s圖、h-s圖、lnp-h圖、h-d圖973.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式

3.2.1熱力學(xué)函數(shù)的定義1.比熱容恒容比熱容恒壓比熱容2.熱力學(xué)函數(shù)983.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式3.2.2熱力學(xué)函數(shù)的根本關(guān)系式“物理化學(xué)〞講過四大微分方程是我們常用到的微分方程，運(yùn)用這些方程時一定要留意以下幾點(diǎn)：⒈恒組分、恒質(zhì)量系統(tǒng)，也就是封鎖系統(tǒng)；⒉均相系統(tǒng)〔單相〕；⒊平衡態(tài)間的變化。993.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式3.2.3內(nèi)能、焓和熵的計(jì)算通式工程上主要用到△U、△H和△S，要得到這些參數(shù)，首先需求把dU、dH、dS與p、T、V、CP、CV等易測的性質(zhì)關(guān)聯(lián)起來。對于單相、純〔定〕組分系統(tǒng)，自在度F=2，熱力學(xué)函數(shù)可以表示為恣意兩個熱力學(xué)性質(zhì)的函數(shù)，對于內(nèi)能通常選T、V，而對于焓和熵通常選T、p。1003.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式3.2.3內(nèi)能、焓和熵的計(jì)算通式1.內(nèi)能的根本關(guān)系式微分，得由于那么1013.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式3.2.3內(nèi)能、焓和熵的計(jì)算通式2.焓的根本關(guān)系式微分，得由于那么1023.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式3.2.4內(nèi)能、焓和熵的計(jì)算通式3.熵的根本關(guān)系式(1)將熵表示為T、p的函數(shù)，微分，得由于那么1033.2純物質(zhì)的熱力學(xué)根本關(guān)系式3.2.4內(nèi)能、焓和熵的計(jì)算通式(2)將熵表示為T、V的函數(shù)，那么熵的根本關(guān)系式可表示為(3)將熵表示為p、V的函數(shù)，那么熵的根本關(guān)系式可表示為1043.3理想氣體的內(nèi)能和焓

3.3.1理想氣體的內(nèi)能對于理想氣體由可得那么1053.3理想氣體的內(nèi)能和焓

3.3.2理想氣體的焓對于理想氣體由可得那么1063.3理想氣體內(nèi)能、焓和熵的計(jì)算對于發(fā)生有限形狀變化的理想氣體例：形狀1形狀2T1，P1T2，P2有當(dāng)熱容為常數(shù)時，1073.4理想氣體的熵當(dāng)熱容為常數(shù)時，留意：理想氣體的焓與壓力無關(guān)，只與溫度有關(guān)；但熵與壓力有關(guān)，即1083.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)流體的p-v-T數(shù)據(jù)是化工消費(fèi)﹑工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研討最為根本的數(shù)據(jù)，它們屬于熱力學(xué)根底數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是可以直接丈量的，但是假設(shè)眾多的數(shù)據(jù)都進(jìn)展丈量，那么必然既浪費(fèi)時間又不經(jīng)濟(jì)。因此，找出純物質(zhì)或者混合物的部分p-v-T數(shù)據(jù)，運(yùn)用熱力學(xué)的根底實(shí)際將這些數(shù)據(jù)加以關(guān)聯(lián)，提出日益準(zhǔn)確的計(jì)算方法是獲得更多數(shù)據(jù)的非常有效的方法。而要找到物質(zhì)p-v-T之間的計(jì)算關(guān)系式，首先就要搞清純物質(zhì)p-v-T行為之間有何種數(shù)學(xué)關(guān)系。三維立體圖3-6是典型的純物質(zhì)p-v-T關(guān)系圖。1093.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.1p-T-v三維坐標(biāo)圖圖3-6純物質(zhì)的三維坐標(biāo)圖〔a〕凝固時膨脹1103.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.1p-T-v三維坐標(biāo)圖圖3-6純物質(zhì)的三維坐標(biāo)圖〔b〕凝固時收縮1113.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.2p-T圖圖3-7純物質(zhì)的p-T圖〔a〕凝固時收縮1123.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.2p-T圖c點(diǎn)：臨界點(diǎn)(CriticalPoint)，該點(diǎn)表示純物質(zhì)氣-液兩相可以共存的最高溫度Tc和最高壓力Pc。在圖中高于Tc和Pc，由虛線隔開的區(qū)域成為密流區(qū)，密流區(qū)的流體稱超臨界流體或簡稱流體，在這個區(qū)域流體的屬性不同與氣體也不同于液體，它具有奇特的特殊性質(zhì)，如密度與液體相近，而粘度卻與氣體相近，且分散系數(shù)比液體大近100倍等，近年來曾經(jīng)迅速開展起來了超臨界流體技術(shù)，并已運(yùn)用于超臨界流體萃取，超臨界流體成核，超臨界條件下的酶催化反響，超臨界流體枯燥，超臨界水處置等方面。1133.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.2p-T圖當(dāng)P<Pc,T<Tc時，等溫加壓或等壓降溫均可液化，屬于汽體〔蒸汽〕，如B點(diǎn)；當(dāng)P<Pc,T>Tc時，等溫加壓可變?yōu)榱黧w，等壓降溫可液化，屬于氣體；當(dāng)P>Pc,T<Tc時，等壓升溫可變?yōu)榱黧w，等溫降壓可汽化，屬于液體，如A點(diǎn)；當(dāng)P=Pc,T=Tc時，兩相性質(zhì)一樣；當(dāng)T>Tc,P>Pc，即處于密流區(qū)時，既不符合氣體定義，也不符合液體定義，假設(shè)A點(diǎn)〔液相形狀〕變化到B點(diǎn)〔汽相形狀〕，這個過程是一個漸變的過程，沒有明顯的相變化。1143.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.3p-v圖圖3-4純物質(zhì)的p-v圖1153.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.3p-v圖從圖中看出,純物質(zhì)p-v圖的等溫線有三個特點(diǎn)：⑴高于臨界溫度的等溫線為光滑的曲線，與相界限無交點(diǎn)，在氣相區(qū)和流體區(qū)；⑵低于臨界溫度的等溫線由三部分組成。一部分在液相區(qū)，一部分在氣液共存區(qū)，還有一部分在氣相區(qū)。在液相區(qū)的部分斜率很大，反映了液體的不可緊縮性；在氣液共存區(qū)部分是程度線，與等壓線重合，表示汽液間的相互平衡。程度線各點(diǎn)表示不同含量的汽液平衡混合物，變化范圍從100%的飽和液體到100%的飽和蒸汽。此外，兩相區(qū)中程度線的長度隨著溫度的升高而縮短，最后縮為一點(diǎn)C，這就是前述的臨界點(diǎn)。1163.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.3p-v圖⑶在臨界點(diǎn)處氣液已不能分辨，它們的性質(zhì)完全一樣，該點(diǎn)的溫度和壓力表示了汽液兩相可以共存的最高溫度和最高壓力。在臨界溫度以上，不論如何緊縮，氣體都不能液化。溫度為臨界溫度的等溫線在臨界點(diǎn)處出現(xiàn)程度拐點(diǎn)，該點(diǎn)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)皆為零。斜率曲率

1173.5純物質(zhì)的p-v-T性質(zhì)

3.5.4p-v-T關(guān)系在p-T圖中，我們曾經(jīng)了解到，對于純物質(zhì)而言，在單相區(qū)的自在度為2。那么p-v-T三者之間只需兩個是可以獨(dú)立改動的，它們之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系，用數(shù)學(xué)式表示為：隱函數(shù)關(guān)系：對1摩爾物質(zhì)對n摩爾物質(zhì)顯函數(shù)關(guān)系：1183.6實(shí)踐氣體與理想氣體的偏離實(shí)踐過程中的氣體分子間既有作用力，氣體分子本身也具有一定的體積。這樣的氣體我們稱之為實(shí)踐氣體或真實(shí)氣體。實(shí)踐氣體對理想氣體的偏離可用緊縮因子Z來表示。理想氣體

真實(shí)氣體1193.6實(shí)踐氣體與理想氣體的偏離緊縮因子與物質(zhì)的種類及其所處的形狀有關(guān)。圖3-3是氮?dú)庠诓煌瑴囟群蛪毫ο拢o縮因子的變化規(guī)律，表現(xiàn)為三種情況：〔1〕在50℃時，〔2〕在-20℃時，較低壓力下較高壓力下〔3〕在-50℃時較低壓力下較高壓力下，且變化的幅度增大。1.0Zp圖3-3氮?dú)饩o縮因子-70℃-20℃50℃1203.6實(shí)踐氣體與理想氣體的偏離每個物質(zhì)都有一特性溫度，稱為玻義爾溫度。當(dāng)氣體所處的溫度高于玻義爾溫度時，緊縮因子表現(xiàn)為第一種情況；當(dāng)氣體所處的溫度低于玻義爾溫度時，那么緊縮因子表現(xiàn)為第二、三種情況。如下圖。氣體中氫、氦的玻義爾溫度分別為103K和15K，其它氣體的玻義爾溫度均高于常溫。所以，在常溫下除H2、He外，大多數(shù)氣體均表現(xiàn)出第二、三種情況。由圖可見，在P→0，一切氣體均有pv→RT。因此，可以說，理想氣體是真實(shí)氣體在P→0時的極限。1213.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.1對比態(tài)定律經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，許多物質(zhì)的氣體當(dāng)接近臨界點(diǎn)時，都顯示出類似的性質(zhì)，因此引出了對比參數(shù)的概念。對比參數(shù)對比態(tài)方程一切的氣體，假設(shè)它們的對比參數(shù)中有兩個對應(yīng)相等，那么另一個對比參數(shù)也一定相等，這就是對比態(tài)定律。1223.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.1對比態(tài)定律真實(shí)氣體與理想氣體的偏向集中反映在緊縮因子Z上，人們發(fā)現(xiàn)一切氣體的臨界緊縮因子ZC相近〔見下頁表〕，闡明一切氣體在臨界形狀具有與理想氣體大致一樣的偏向。對多數(shù)非極性物質(zhì)Zc≈0.27，這就啟發(fā)人們以臨界形狀為起點(diǎn)，將溫度、壓力、體積轉(zhuǎn)化為對比參數(shù)。1233.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.1對比態(tài)定律氣體的臨界緊縮因子ZC1243.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.1對比態(tài)定律假設(shè)將各種物質(zhì)的Zc視為一樣的常數(shù)，那么根據(jù)對比態(tài)定律，各物質(zhì)在一樣的pr，Tr(或vr)下，應(yīng)具有一樣的Z值。因此，對比態(tài)定律還可表示為：一切的物質(zhì)在一樣的對比態(tài)下，表現(xiàn)出一樣的性質(zhì)。即：組成、構(gòu)造、分子大小相近的物質(zhì)有相近的性質(zhì)。1253.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.1對比態(tài)定律例如，H2和N2這兩種流體，H2形狀點(diǎn)記為1點(diǎn)：N2形狀點(diǎn)記為2點(diǎn)當(dāng)Tr1=Tr2，pr1=pr2時，就稱這兩種流體處于一樣比形狀，在這一點(diǎn)H2和N2表現(xiàn)出一樣的性質(zhì)。對比態(tài)定律雖然不太嚴(yán)密，但在實(shí)踐當(dāng)中很有指點(diǎn)意義。1263.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子1.兩參數(shù)普遍化緊縮因子圖在實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)對于大多數(shù)物質(zhì)(約60%)，臨界緊縮因子Zc在0.26-0.29之間，普通取Zc=0.27，把臨界緊縮因子看作常數(shù)。

許多科技任務(wù)者以此為根據(jù)，做出了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做出了兩參數(shù)緊縮因子圖。1273.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子附圖1(a)氣體緊縮因子〔低壓段P249〕1283.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子附圖1(b)氣體緊縮因子(中壓段P250)1293.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子附圖1(c)氣體緊縮因子(高壓段P251)1303.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子對于氫、氦、氖等氣體，運(yùn)用該圖偏向較大,臨界參數(shù)需求修正：兩參數(shù)法的缺陷是計(jì)算精度較差，對極性物質(zhì)，誤差可達(dá)15%，產(chǎn)生誤差的緣由：①將Zc視為常數(shù)作圖，實(shí)踐Zc是因物質(zhì)而異的。②沒有思索分子構(gòu)造和分子極性，實(shí)踐

改良方法：①將分段0.25，0.26，0.27，0.28，0.29作圖，由與相近的曲線圖查，計(jì)算精度有所提高。②引入思索分子構(gòu)造的第三參數(shù)。1313.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子2.三參數(shù)普遍化關(guān)系式第三參數(shù)的特性：最靈敏反映物質(zhì)分子間相互作用力的物性參數(shù)，當(dāng)分子間的作用力稍有不同，就有明顯的變化。1323.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子⑴偏心因子1955年，K.S.Pitzer提出了以偏心因子作為第三因子的關(guān)系式物質(zhì)的偏心因子是根據(jù)物質(zhì)的蒸汽壓力定義的。1333.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子Pitzer對大量的物質(zhì)進(jìn)展了實(shí)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)：①球形分子〔非極性，量子〕氬、氪、氙的斜率一樣，且在Tr=0.7時，prs=0.1②非球形分子在Tr=0.7時，prs<0.1，物質(zhì)的極性越大，其偏離程度也越大。1343.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子定義：物理意義：偏心因子的大小，反映了物質(zhì)分子外形與物質(zhì)極性大小的復(fù)雜成度。球形分子〔Ar，Kr，Xe等〕；非球形分子與p，T等外部條件無關(guān)，可由附表三(P223)查出。1353.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子⑵三參數(shù)普遍化關(guān)系式Pitzer發(fā)現(xiàn)，緊縮因子是偏心因子的一次函數(shù)，即式中，Z0是簡單流體的緊縮因子；Z1是校正項(xiàng)，表示復(fù)雜流體對簡單流體行為的偏離。1363.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子附圖2實(shí)踐氣體Z0及Z1圖(P252)1373.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子⑶本卷須知①運(yùn)用范圍：以以下圖中的曲線為界，當(dāng)Tr，pr的對應(yīng)點(diǎn)落在曲線下方時用普遍化緊縮因子法〔此時，Vr＜2〕，在運(yùn)用之前，一定要留意判別。1383.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子②計(jì)算精度：三參數(shù)普遍化關(guān)系可以很好的滿足工程需求，普通對于非極性和弱極性物質(zhì)，誤差約3%，強(qiáng)極性物質(zhì)為5-10%。普遍化方法的特點(diǎn)：⑴不含有物性常數(shù)，以對比參數(shù)作為獨(dú)立變量；⑵可用于任何流體、恣意條件下的p-v-T性質(zhì)的計(jì)算。1393.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子普變化緊縮因子法的計(jì)算過程(知T,p求V):(1)根據(jù)給定的物質(zhì)由P296附表3查出(2)根據(jù)給定的T、p計(jì)算(3)假設(shè)確定的對比態(tài)點(diǎn)位于圖7-3曲線下方,由P326附圖查(4)由式3-72計(jì)算Z,并由形狀方程通式計(jì)算V1403.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子P54例3-5試分別用理想氣體形狀方程、雙參數(shù)緊縮因子和三參數(shù)緊縮因子法計(jì)算正丁烷在460K、1.5MPa下的比體積。知實(shí)驗(yàn)值為0.0384m3/kg。1413.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子1423.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.1維里方程VirialEquation〔1〕方程的表達(dá)式1907年，荷蘭Leiden大學(xué)，Onness經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了用壓力的冪級數(shù)方式來表示pv乘積其中：....都是溫度和物質(zhì)的函數(shù)1433.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.1維里方程VirialEquation根據(jù)p→0時，pv→RT可知，那么得到用壓力表示的維里方程〔顯壓型)用體積作為顯函數(shù)的維里方程為：1443.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.1維里方程VirialEquation用壓力或體積表示的維里方程中的常數(shù)，都具有一定的物理意義：B,B′第二維里系數(shù)，它表示對一定量的真實(shí)氣體，兩個分子間的作用所引起的真實(shí)氣體與理想氣體的偏向。C,C′第三維里系數(shù)，它表示對一定量的真實(shí)氣體，三個分子間的作用所引起的真實(shí)氣體與理想氣體的偏向。D,D′……留意：維里系數(shù)=?(物質(zhì)，溫度)1453.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.1維里方程VirialEquation〔2〕兩項(xiàng)維里方程工程上普通采用截取兩項(xiàng)或者三項(xiàng)進(jìn)展計(jì)算：a.兩分子相互作用的次數(shù)比三分子相互作用的次數(shù)多得多，而三分子相互作用的次數(shù)又遠(yuǎn)比四分子相互作用次數(shù)多，即高次項(xiàng)的影響依次迅速減少。b.維里系數(shù)普統(tǒng)統(tǒng)過實(shí)驗(yàn)進(jìn)展測定，由于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制，維里系數(shù)的測定值較少，只能較準(zhǔn)確的測定第二維里系數(shù)，只需少數(shù)物質(zhì)測定了第三、第四維里系數(shù)。1463.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.1維里方程VirialEquation常用的兩項(xiàng)維里方程1473.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.1維里方程VirialEquation(3)普遍化維里系數(shù)法普遍化維里系數(shù)法是以兩項(xiàng)維里方程作為根底的，Pitzer提出了用普遍化方法計(jì)算第二維里系數(shù)。根據(jù)兩項(xiàng)維里方程，得對比第二維里系數(shù)1483.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.1維里方程VirialEquation普遍化第二維里系數(shù)關(guān)聯(lián)式為這兩個式子完全是閱歷關(guān)聯(lián)式，是由大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)得來的，沒有特殊的物理意義。式(3-74b)的運(yùn)用條件：1493.7對比態(tài)定律與普遍化緊縮因子

3.7.2普遍化緊縮因子作業(yè)：P71第9、10題第9題：用理想氣體形狀方程、兩參數(shù)緊縮因子圖、三參數(shù)緊縮因子圖計(jì)算鋼瓶內(nèi)氧氣的質(zhì)量。答案：理想氣體兩參數(shù)緊縮因子三參數(shù)緊縮因子第10題：用理想氣體形狀方程、維里方程、R-K方程計(jì)算CO2氣體的壓力。答案：理想氣體P=5.875MPa;維里方程R-K方程P=5.088MPa1503.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.2范德華方程VanDerWaalsEquation方程表達(dá)式第一個有實(shí)驗(yàn)意義的形狀方程是由VanDerWaals在1873年提出的〔原型〕〔顯壓型〕：壓力校正項(xiàng)b：體積校正項(xiàng)1513.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.2范德華方程VanDerWaalsEquation常數(shù)a,b值確實(shí)定在臨界點(diǎn)處，函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)都為零

1523.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.2范德華方程VanDerWaalsEquationVDW方程實(shí)踐上是由分子運(yùn)動論提出的半實(shí)際、半閱歷的方程式，是立方型方程的根底。VDW雖然對理想氣體形狀方程式進(jìn)展了修正，并將修正后的方程用于處理實(shí)踐氣體的p-v-T性質(zhì)的計(jì)算，但其準(zhǔn)確度不是太高，不能滿足一些工程需求，只能用于估算。1533.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.3R-K方程Redlich-KwongEquation(1)方程表達(dá)式1949年由Redlich和Kwong共同研討提出的R-K方程的普通方式〔1摩爾〕〔原型〕

〔顯壓型〕1543.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.3R-K方程Redlich-KwongEquation(2)a，b的計(jì)算1553.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.3R-K方程Redlich-KwongEquation便于計(jì)算機(jī)運(yùn)用的方式令1563.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.3R-K方程Redlich-KwongEquation(3)R-K方程的運(yùn)用：①知T，V，求p，顯壓型，直接計(jì)算，很方便。在計(jì)算時，一定要留意單位。②知p，T，求V，用對比態(tài)方程式試差求解，工程上最常用的情況，P、T易測。③知p，V，求T，如，求操作溫度，試差求解。1573.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.3R-K方程Redlich-KwongEquation知p,T，用對比態(tài)方程迭代法求v的根本過程：1583.8實(shí)踐氣體的形狀方程

3.8.3R-K方程Redlich-KwongEquation(4)R-K方程的運(yùn)用范圍⑴適用于氣體p-v-T性質(zhì)的計(jì)算；⑵非極性、弱極性物質(zhì)誤差在2%左右，對于強(qiáng)極性物質(zhì)誤差在10-20%。1593.8實(shí)踐氣體的形狀方程P58，例3-6用維里方程、R-K方程計(jì)算正丁烷在460K、1.5MPa下的比體積(實(shí)測值為v=0.0384m3／kg)。1603.8實(shí)踐氣體的形狀方程1613.9純物質(zhì)相變區(qū)的形狀及參數(shù)坐標(biāo)圖對化工過程進(jìn)展熱力學(xué)分析，對工程進(jìn)展工藝與設(shè)備計(jì)算時，需求物質(zhì)在各種形狀下的焓、熵、比容等熱力學(xué)參數(shù)的數(shù)據(jù)，雖然可以用經(jīng)過計(jì)算的方法來處理，但工程技術(shù)人員在處理各種問題時，卻希望可以迅速、簡便的獲得所研討物質(zhì)的各種熱力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。因此，人們將某些常用物質(zhì)〔如水蒸氣、空氣等〕的焓、熵、比容和溫度、壓力的關(guān)系制成公用的圖或表，常用的有水和水蒸氣的熱力學(xué)性質(zhì)表〔附表12，13，14，15〕，溫熵圖(氨P256)、焓熵圖、壓焓圖，這些熱力學(xué)性質(zhì)圖表運(yùn)用極為方便。1623.9純物質(zhì)相變區(qū)的形狀及參數(shù)坐標(biāo)圖熱力學(xué)性質(zhì)圖在工程中經(jīng)常遇到，如空氣、氨、氟里昂等物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)都制形成圖，以便工程計(jì)算需求。熱力學(xué)性質(zhì)圖的特點(diǎn)表如今：運(yùn)用方便，易看出變化趨勢，易于分析問題，但讀數(shù)不如表格準(zhǔn)確。熱力學(xué)性質(zhì)表很簡單，它是把熱力學(xué)性質(zhì)以一一對應(yīng)的表格方式表示出來，其特征表如今：對確定點(diǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，對非確定點(diǎn)需求內(nèi)插計(jì)算，普通用直線內(nèi)插。1633.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.1T-S圖點(diǎn)：臨界點(diǎn)C線:飽和液體線、飽和蒸汽線、等壓線、等容線、等焓線、等干度線區(qū)：未飽和液體區(qū)、蒸汽區(qū)、濕蒸汽區(qū)形狀：未飽和液態(tài)、飽和液態(tài)、濕蒸汽態(tài)、干飽和蒸汽態(tài)、過熱蒸汽態(tài)1643.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.1T-S圖T-S圖概括了物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律，當(dāng)物質(zhì)形狀確定后，其熱力學(xué)性質(zhì)均可從T-S圖上查得。對于單組分物系，根據(jù)相律，給定兩個參數(shù)后，其性質(zhì)就完全確定，因此，該形狀在T-S圖上的位置也就確定了。T-S圖作用:可將實(shí)踐變化過程直觀地表示出來，給人以詳細(xì)化的概念，也便于內(nèi)插求出中間值。1653.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.2濕蒸氣形狀參數(shù)確實(shí)定濕蒸氣是飽和液體和干飽和蒸氣的混合物。汽化過程是由飽和液體經(jīng)濕蒸氣逐漸變成干飽和蒸汽的過程，壓力和溫度不再是相互獨(dú)立的。因此，引入干度X的概念作為補(bǔ)充參數(shù)，以確定濕蒸氣的形狀。式中為濕蒸氣中所含干飽和蒸氣的質(zhì)量，為濕蒸氣中所含飽和液體的質(zhì)量。1663.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.2濕蒸氣形狀參數(shù)確實(shí)定飽和液體的干度x=0，干飽和蒸氣的干度x=1，濕蒸氣的干度x介于0～1之間。這樣，濕蒸氣的形狀參數(shù)就可按杠桿規(guī)那么來計(jì)算，其計(jì)算通式為：式中，代表濕蒸氣的性質(zhì)，代表飽和液體的性質(zhì)，代表干飽和蒸氣的性質(zhì)。1673.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.3液體和蒸氣圖表水和水蒸汽表未飽和液體、飽和液體、干飽和蒸氣和過熱蒸氣的形狀參數(shù)可用實(shí)驗(yàn)或分析的方法求得，并列成數(shù)據(jù)表或做成圖以供工程計(jì)算運(yùn)用。附表13、14是飽和水和飽和蒸汽表，附表15是未飽和水和過熱蒸汽表。選取水的三相點(diǎn)(273．16K)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，規(guī)定此形狀下液相水的內(nèi)能和熵為零，相應(yīng)的焓值也近似取為零。1683.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.3液體和蒸氣圖表1693.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.3液體和蒸氣圖表1703.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.3液體和蒸氣圖表1713.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.3液體和蒸氣圖表1723.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.3液體和蒸氣圖表常用的各種熱力圖除數(shù)據(jù)表外，工程計(jì)算中常用各種熱力圖。除了T-s圖外，常用的還有h-s圖或lgp-h圖，其構(gòu)造分別如圖3—11和圖3—12所示。圖3-11純物質(zhì)的焓-熵圖圖3-12純物質(zhì)的壓-焓圖1733.9兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表

3.9.3液體和蒸氣圖表熱力學(xué)性質(zhì)圖的共性①制造原理及制造過程一樣，僅適用于特定物質(zhì)；②圖形中內(nèi)容根本一樣，p、v、T、h、s都有。③作圖時，可規(guī)定一恣意基準(zhǔn)點(diǎn)。假設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)不同，那么圖(或表中)的數(shù)據(jù)就不同。所以，在運(yùn)用這些圖、表時，必需留意基準(zhǔn)態(tài)。1743.8實(shí)踐氣體的形狀方程P63，例3-71753.8實(shí)踐氣體的形狀方程1763.8實(shí)踐氣體的形狀方程1773.8實(shí)踐氣體的形狀方程作業(yè)：P71第11題:用三參數(shù)緊縮因子法、第二維里系數(shù)法和R-K方程普遍化式計(jì)算丙烷的質(zhì)量，并判別標(biāo)題所給的條件能否在三參數(shù)緊縮因子法、第二維里系數(shù)法的適用范圍內(nèi)。答案：三參數(shù)緊縮因子法第二維里系數(shù)法m=13.56kg;R-K方程普遍化式m=14.02kg第13題:178第三章小結(jié)

1.純物質(zhì)p-v-T特性179第三章小結(jié)

2.熱容、質(zhì)量內(nèi)能、焓和熵比定壓熱容比定容熱容

比焓

質(zhì)量內(nèi)能熵180第三章小結(jié)

3.理想氣體的熱力性質(zhì)〔1〕理想氣體形狀方程

〔2〕理想氣體比熱容、質(zhì)量內(nèi)能和焓

〔3〕理想氣體的熵

181第三章小結(jié)

4.實(shí)踐氣體的p-v-T性質(zhì)〔1〕對比態(tài)定律一切的物質(zhì)在一樣的對比態(tài)下，表現(xiàn)出一樣的性質(zhì)?！?〕兩參數(shù)普遍化關(guān)系式Zc=const由Tr、Pr查附圖1〔3〕偏心因子〔4〕三參數(shù)普遍化關(guān)系式Vr<2或圖7-3曲線下方由Tr、Pr查附圖1182第三章小結(jié)

4.實(shí)踐氣體的p-v-T性質(zhì)〔5〕形狀方程維里方程Vr≥2或圖7-3曲線上方183第三章小結(jié)

4.實(shí)踐氣體的p-v-T性質(zhì)R-K方程顯壓型普遍化型184第三章小結(jié)

5.熱力學(xué)圖表的運(yùn)用由T-s圖、h-s圖、水和水蒸氣表查取形狀參數(shù)：〔1〕單相區(qū)：知物質(zhì)的恣意兩參數(shù)，即可確定體系的形狀，并查得該形狀下其它熱力學(xué)性質(zhì)。〔2〕飽和液體和飽和蒸汽線上：知飽和態(tài)的任一形狀參數(shù)即可確定該物質(zhì)的形狀，并查得其它性質(zhì)。〔3〕汽液共存區(qū)：濕蒸氣的比體積、內(nèi)能、焓和熵等于飽和液體的相應(yīng)參數(shù)與濕度之積和干飽和蒸氣與干度之積的和。185第4章氣體與蒸氣的熱力過程內(nèi)容提要熱能與其他方式能之間的相互轉(zhuǎn)換是經(jīng)過工質(zhì)的一系列形狀變化過程實(shí)現(xiàn)的。本章的主要內(nèi)容：1.將熱力設(shè)備中進(jìn)展的各種熱力過程在熱力學(xué)函數(shù)圖上表示出來；2.確定這些過程中工質(zhì)形狀變化的規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，這也是熱力分析的重要內(nèi)容。本章主要討論一些典型熱力過程，如定容過程、定壓過程、定溫過程和絕熱過程等。186第4章氣體與蒸氣的熱力過程根本要求：①熟習(xí)定容過程、定壓過程、定溫過程、絕熱過程、多變過程的特點(diǎn)及能量轉(zhuǎn)換規(guī)律；②了解濕空氣熱力過程的特點(diǎn)、能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，并熟練利用水蒸氣圖、表和空氣性質(zhì)圖表進(jìn)展各熱力過程的計(jì)算；③掌握絕熱膨脹過程的特點(diǎn)及溫度變化規(guī)律，弄清節(jié)流膨脹與定熵膨脹的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)；④掌握緊縮機(jī)中氣體的緊縮過程及緊縮功的計(jì)算；⑤熟練利用焓－熵圖、壓－焓圖和蒸氣表計(jì)算蒸氣的熱力過程。187第4章氣體與蒸氣的熱力過程實(shí)踐的熱力過程往往較復(fù)雜，其特點(diǎn)是：1.各過程都存在程度不同的不可逆性；2.工質(zhì)的形狀參數(shù)都在變化，難以找出規(guī)律。常用的熱力學(xué)方法來分析是對實(shí)踐過程進(jìn)展籠統(tǒng)與簡化，從而可以在實(shí)際上用比較簡單的方法進(jìn)展分析計(jì)算，然后借助某些閱歷進(jìn)展修正。常見的簡化過程有保溫良好的設(shè)備內(nèi)的過程可視為絕熱過程；工質(zhì)的熄滅過程進(jìn)展得很快，也可視為絕熱過程；大多化工設(shè)備內(nèi)的壓力變化很小，可近似視為定壓過程；間歇操作的反響釜內(nèi)的過程可視為定容過程等。1884.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.1定容過程定容過程是工質(zhì)容積堅(jiān)持不變的過程。通常為定量氣體在容積不變的容器內(nèi)進(jìn)展的過程。過程方程1894.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.1定容過程定容過程的過程曲線如圖4-1所示：1904.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.1定容過程能量轉(zhuǎn)換

膨脹功熱量定容過程中工質(zhì)不做膨脹功，它吸收的熱量全部用于添加其內(nèi)能。1914.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.2定壓過程定壓過程是工質(zhì)在形狀變化過程中壓力堅(jiān)持不變的過程。過程方程定壓過程曲線如圖4-2所示。在T-s圖上，定壓線和定容線均是對數(shù)曲線(為定值時)，兩者斜率分別為和。即定壓線斜率小于定容線的斜率，那么從同一點(diǎn)出發(fā)的定壓線較定容線平坦。1924.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.2定壓過程193能量轉(zhuǎn)換膨脹功技術(shù)功熱量

定壓過程中，氣體技術(shù)功為零；其膨脹功全部用以支付維持流動所必需的流動凈功；它吸入的熱量等于其焓增量。4.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.2定壓過程1944.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.3定溫過程過程方程1954.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.3定溫過程能量轉(zhuǎn)換膨脹功技術(shù)功熱量

對于理想氣體可見，定溫過程中，理想氣體吸入的熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)榕蛎浌?，且全部是可資利用的技術(shù)功。1964.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.4絕熱過程絕熱過程是工質(zhì)在與外界沒有熱量交換條件下所進(jìn)展的形狀變化過程。過程方程絕熱可逆過程絕熱不可逆過程1974.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.4絕熱過程能量轉(zhuǎn)換絕熱可逆過程：3/3P2/p1p2膨脹：1→2；緊縮：1→2/絕熱不可逆過程：膨脹：1→2；緊縮：1→2/1984.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.4絕熱過程理想氣體絕熱可逆過程在p-v圖上，絕熱過程線是一條k次雙曲線，其斜率為，而定溫線斜率為，故在一樣的形狀下，絕熱線較定溫線為陡。1994.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.4絕熱過程2004.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.5多變過程在實(shí)踐過程中，能夠一切的形狀參數(shù)都在變化，且也不絕熱。因此，常用一種具有廣泛代表性的熱力過程，即多變過程來描畫。對于理想氣體多變可逆過程，過程方程為式中n為多變指數(shù)，其值可以是之間的任何實(shí)數(shù)。不同的n值代表不同的過程，但在同一過程中，n為定值。2014.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.5多變過程當(dāng)多變指數(shù)為某特定的值時，多變過程便表現(xiàn)為上述四種根本熱力過程，即n=0時，p=Const，為定壓過程；n=1時，pv=Const，為定溫過程；n=k時，，為絕熱過程；n=±∞時，，v=Const，為定容過程。2024.1氣體與蒸氣的熱力過程

4.1.5多變過程能量轉(zhuǎn)換功熱2034.1氣體與蒸氣的熱力過程例4-3水蒸氣在1MPa、300℃下定熵膨脹到0.3MPa，再定容放熱至0.24MPa，然后經(jīng)冷凝器定壓放熱至x=0.7。試計(jì)算lkg水蒸氣所完成的功。2044.1氣體與蒸氣的熱力過程2054.1氣體與蒸氣的熱力過程作業(yè)：P1134-6q=104kJ/kg,Wt=643kJ/kg2064.3濕空氣的熱力過程

4.3.1濕空氣及其熱力性質(zhì)濕空氣是干空氣與水蒸氣的混合物,普通按理想氣體混合物處置。與干空氣不同的是濕空氣中的水蒸氣在適當(dāng)條件下會發(fā)生相變。因此，除了壓力、溫度、比體積、焓等常用參數(shù)外，還需引入濕度、含濕量等公用參數(shù)描畫濕空氣的性質(zhì)。2074.3濕空氣的熱力過程

4.3.1濕空氣及其熱力性質(zhì)(1)壓力由于濕空氣可按理想氣體處置，故壓力可用分壓定律來確定式中，p總壓，pa干空氣分壓，pst水蒸氣分壓。濕空氣又分為未飽和濕空氣和飽和濕空氣：未飽和濕空氣：由干空氣和過熱水蒸氣組成，水蒸氣的分壓低于濕空氣溫度T下的水蒸氣飽和壓力。飽和濕空氣：由干空氣和飽和水蒸氣組成，水蒸氣的分壓等于濕空氣溫度T下水蒸氣飽和壓力。2084.3濕空氣的熱力過程

4.3.1濕空氣及其熱力性質(zhì)(2)濕空氣的飽和過程與露點(diǎn)溫度圖3-13中的a點(diǎn)為未飽和濕空氣，其飽和過程分為兩種情況：①堅(jiān)持濕空氣溫度T不變，添加水蒸汽含量，使水蒸汽的分壓等于T溫度下水蒸氣的飽和壓力，如圖3-13中的e點(diǎn)。②堅(jiān)持水蒸氣的分壓pst不變，降低濕空氣的溫度，使其等于pst壓力下水蒸氣的飽和溫度，如圖3-13中的d點(diǎn)。此點(diǎn)所對應(yīng)的溫度稱為露點(diǎn)溫度，用Td表示。2094.3濕空氣的熱力過程

4.3.1濕空氣及其熱力性質(zhì)圖3-13水蒸氣的p-v圖和T-s圖2104.3濕空氣的熱力過程

4.3.1濕空氣及其熱力性質(zhì)(3)濕度絕對濕度每立方米濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，稱為絕對濕度，用以闡明濕空氣在既定溫度下所含水蒸氣的數(shù)量，但其不能闡明濕空氣在該形狀下的干濕程度。絕對濕度等于濕空氣中水蒸氣的密度2114.3濕空氣的熱力過程

4.3.1濕空氣及其熱力性質(zhì)相對濕度是指濕空氣中水蒸氣的實(shí)踐含量接近最大能夠含量的程度，即濕空氣中水蒸氣的實(shí)踐分壓pst與同溫度下水蒸氣飽和壓力ps之比，以表示顯然，值介于0～1之間。時即為干空氣，時即為飽和濕空氣。2124.3濕空氣的熱力過程

4.3.1濕空氣及其熱力性質(zhì)含濕量對定量濕空氣而言，無論其形狀如何變化，它所包含的干空氣的質(zhì)量是不變的。因此，常以1kg干空氣為基準(zhǔn)來討論濕空氣的濕度，即引入含濕量的概念。它表示濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量與所含干空氣質(zhì)量之比，以d表示2134.3濕空氣的熱力過程

4.3.1濕空氣及其熱力性質(zhì)(4)焓、熵和比體積類似于純物質(zhì)濕蒸氣熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算方法，濕空氣的焓、熵和比體積的計(jì)算也可以用通式表示為2144.3濕空氣的熱力過程

4.3.2加熱或冷卻過程工程中常用的濕空氣的熱力過程有加熱或冷卻、絕熱加濕、冷卻去濕、增壓冷凝過程等。在這些過程中，主要研討濕空氣焓和含濕量的變化。計(jì)算過程主要運(yùn)用焓-濕圖、穩(wěn)定流動能量方程。濕空氣的加熱或冷卻常為含濕量堅(jiān)持不變的過程，也常稱為定濕加熱或定濕冷卻過程。假設(shè)忽略動能和位能變化，那么過程中含有每1kg干空氣的濕空氣吸收的熱量為2154.3濕空氣的熱力過程

4.3.2加熱或冷卻過程1→2為加熱過程，1→2/為冷卻過程。加熱過程，壓力堅(jiān)持不變，溫度升高，焓添加。2164.3濕空氣的熱力過程

4.3.3加壓冷凝過程在化工消費(fèi)中，經(jīng)常要求把空氣加壓后進(jìn)展冷卻，如空氣分別過程。加壓冷卻后能否有水蒸氣凝析，取決于水蒸氣的分壓和對應(yīng)于終態(tài)溫度的水的飽和蒸汽壓。設(shè)變化過程為1()→2()→3()理想氣體初態(tài)終態(tài)217而假設(shè)，那么冷卻過程中必有水蒸氣被凝析；假設(shè),那么不會有凝析。4.3濕空氣的熱力過程

4.3.3加壓冷凝過程12T2’T2’2184.3濕空氣的熱力過程作業(yè)：P