第三章理想气体的性质与热力过程

1、1第三章 理想气体的性质2本章基本要求1 1掌握理想气体的概念及理想气体状态方程的各种掌握理想气体的概念及理想气体状态方程的各种表达形式，并能熟练运用；表达形式，并能熟练运用；2 2理解理想气体比热容的概念及影响因素，掌握理理解理想气体比热容的概念及影响因素，掌握理想气体比热容的分类；能够熟练利用平均比热容想气体比热容的分类；能够熟练利用平均比热容表或定值比热容进行热量的计算；表或定值比热容进行热量的计算；3 3掌握理想气体的热力学能及焓的特点，能够进行掌握理想气体的热力学能及焓的特点，能够进行理想气体的热力学能、焓及熵变化量的计算；理想气体的热力学能、焓及熵变化量的计算；4 4掌握理想气体的

2、四个基本热力过程（即定容、定掌握理想气体的四个基本热力过程（即定容、定压、定温及绝热过程）的状态参数和能量交换特压、定温及绝热过程）的状态参数和能量交换特点及基本计算，以及上述过程在点及基本计算，以及上述过程在p-v p-v 图和图和T-sT-s图上图上的表示；的表示；33-1 理想气体及其状态方程一、实际气体与理想气体一、实际气体与理想气体 1. 1.理想气体：理想气体：是一种假象的气体模型，气体分子是是一种假象的气体模型，气体分子是一些一些弹性的弹性的、不占体积的、不占体积的质点质点，分子之间，分子之间没有没有相互作用力相互作用力。2.2.实际气体：实际气体：实际气体是真实气体，在工程使用

3、范实际气体是真实气体，在工程使用范围内离液态较近，分子间作用力及分子本身体围内离液态较近，分子间作用力及分子本身体积不可忽略，热力性质复杂，工程计算主要靠积不可忽略，热力性质复杂，工程计算主要靠图表。图表。如：电厂中的如：电厂中的水蒸气水蒸气、制冷机中的、制冷机中的氟里氟里昂蒸汽昂蒸汽、氨蒸汽氨蒸汽等。等。理想气体是实际气体理想气体是实际气体p p0 0的极限情况。的极限情况。41. 分子之间没有作用力分子之间没有作用力 2. 分子本身不占容积分子本身不占容积理想气体模型现实中没有理想气体现实中没有理想气体5 当实际气体当实际气体 p 很小很小, V 很大很大, T不不太低时太低时, 即处于即

4、处于远离液态远离液态的的稀薄稀薄状态状态时时, 可视为可视为理想气体理想气体。 哪些气体可当作理想气体T常温常温，p0, 功量为正。功量为正。ds0, 热量为正。热量为正。dT0du0，dh0。54例题分析例例3-13-1: :某锅炉燃烧需要空气量某锅炉燃烧需要空气量66000m66000m3 3/h/h（标准（标准状态），风机实际送入的是热空气，温度为状态），风机实际送入的是热空气，温度为250250，表压力为，表压力为150mmHg150mmHg，试计算确定实际送入，试计算确定实际送入锅炉的空气流量。（当地大气压为锅炉的空气流量。（当地大气压为765mmHg765mmHg）解解：标准状态是

5、指：标准状态是指p p0 0=101325Pa=101325Pa、T T0 0=273K=273K的状态。的状态。 由由 可得实际送入锅炉的空气流量为可得实际送入锅炉的空气流量为 000TVpTpVhmpTTVpV/1005. 12733 .133)765150()250273(660001013253500055例例2. 1kg2. 1kg空气多变过程中吸取空气多变过程中吸取41.87kJ41.87kJ的热量时，将使其容积增大的热量时，将使其容积增大1010倍，压力降倍，压力降低低8 8倍，求：过程中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。倍，求：过程中空气的内能变化量，空气对外所做

6、的膨胀功及技术功。解：按题意解：按题意 kgkJqn/87.41 1210vv 1281pp 空气的内能变化量：由理想气体的状态方程空气的内能变化量：由理想气体的状态方程111RTVp 222RTVp得：得： 12810TT 多变指数多变指数 903. 010ln8ln)/ln()/ln(1221vvpp56多变过程中气体吸取的热量多变过程中气体吸取的热量11212141)(1)(TnkncTTnkncTTcqvvnnKT1 .571气体内能的变化量气体内能的变化量kgkJTTmcUv/16. 8)(1212空气对外所做的膨胀功及技术功：膨胀功由闭系能量方程空气对外所做的膨胀功及技术功：膨胀功

7、由闭系能量方程kgkJuqwn/71.331212或由公式或由公式)(1 11112112nnppRTnw来计算来计算技术功：技术功：kgkJnwppRTnnwnn/49.30)(1 11211211257例例3 3： 2kg2kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图过程，如图4.14.1，从初态，从初态p p1 1=9.807bar,=9.807bar,t t1 1=300=300膨胀到终态容积为初态容积的膨胀到终态容积为初态容积的5 5倍，试计算不同过程中空气倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、的终态参数

8、，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。焓、熵的变化量。58解：将空气取作闭口系解：将空气取作闭口系对可逆定温过程对可逆定温过程1-21-2，由过程中的参数关系，得，由过程中的参数关系，得barvvpp961. 151807. 92112按理想气体状态方程，得按理想气体状态方程，得111pRTv =0.1677=0.1677kgm /3125vv =0.8385=0.8385kgm /312TT =573K =573K 2t=300=300C59气体对外作的膨胀功及交换的热量为气体对外作的膨胀功及交换的热量为1211lnVVVpQWTT过程中内能、焓、熵的变化量为过程中内能、焓、熵的变化量为012U012HKkJTQST/9239. 0112或或KkJVVmRS/9238. 0ln1212=529.4kJ对可逆绝热过程对可逆绝热过程1-2, 1-2, 由可逆绝热过程参数间关系可得由可逆绝热过程参数间关系可得kvvpp)(2112 其中其中22vv=0.8385=0.8385kgm /3故故 barp03. 1)51(807. 94 . 1260 KRvpT301222282tC气体对外所做的功及交换的热量为气体