工程热力学：第六次课-理想气体性质

1、技术功可逆（简单可压缩）焓的定义体积功与技术功OpV第三章气体和蒸汽性质热力性质（工质能量转换特性）状态函数过程中有相变物质的 p-v-T关系固-液临界点液-气气固-气固液三相线等压线等温线水 H2O二氧化碳 CO2实际气体离液态较近时称蒸气,否则称气体内参数和物种有关第三章 气体和蒸汽性质3-1 概述3-2 比热和熵的定义3-3 理想气体模型3-4 理想气体的状态参数计算3-5 相平衡与相变3-6 水的 p-v-T关系3-7 水的状态参数计算理想气体比热是过程量比热的古典定义热容定义（广延量）：物体升高单位温度所需热量比热(容):麽尔热容:J/(kgK)J/（molK）麽尔数定容过程-定容比

2、热定压过程-定压比热specificheat比热的热力学定义（现代）可逆定容定压比热定容比热状态量可逆定压可测量两种比热的关系( 见P224)如何量测比热？1克纯水在标准气压下把温度升高1摄氏度所需要的热量1卡 水 气熵 entropy1850 克劳修斯（Clausius 德国)证明了状态参数 熵可逆过程4版第五章比熵可逆传热不可逆传热不可逆作功可逆过程定义的熵可用于不可逆过程的计算sT12定压过程温熵图(示热图)sT1s1T12s2T2可逆过程=面积12s2s1吸热放热什么是理想气体？宏观:满足ideal-gas equation of state（Clapeyron） 分子为不占体积的弹性

3、质点 除碰撞外分子间无作用力微观:3-3 理想气体模型实际为近似满足满足方程的建立(宏观)1662年 波义耳(Boyle)英国 1676年 马略特(Mariotte)法国1802年 盖.吕萨克(Gay.Lussac) 法国121834年 克拉贝隆(mile Clapeyron) 法国标准状态取34和由214由535气体摩尔数摩尔质量气体常数由阿佛加德罗定律气体常数气体通用常数1857年 克劳修斯（Clausius) 德国由理想气体的微观定义得单位体积分子数波耳茨曼常数状态方程式的建立(微观)方程汇总为摩尔气体常数（通用气体常数），与气体种类无关为气体常数，与气体种类无关摩尔（mol）物质中包含

4、的基本单元数与0.012千克碳12的原子数目相等时物质的量为1摩尔，基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的特定组合。热力学中的基本单元指分子，1摩尔气体含有的分子数，为 个摩尔质量M实验表明，任何物质 个分子的质量(摩尔质量)，以克为单位时，恰等于其分子量。实验表明阿佛加德罗定律同温、同压下，各种气体的摩尔容积都相同。标准状态下各种气体的千摩尔容积都为22.4立方米。同温度、同压力下，同体积的各种气体具有相同的分子数。理想气体误差小于0.8%等压线水 H2O什么情况下实际气体可模化为理想气体理想气体实质上是实际气体在压力趋近于零，或比体积近于无穷大的极限。实际气体在压力

5、不太高,温度不太低可视为理想气体。如: 氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、上述气体混合物 以及燃气、烟气.实际气体离液态较近时称蒸气,通常不能视为理想气体.如: 水蒸气 氨蒸气 、氟里昂蒸气 什么情况下实际气体可模化为理想气体与临界压力和温度相比理想气体内能与焓的特性焦耳真空膨胀实验 1843气体真空水新平衡态初态终态透热璧取气体为系统由理想气体内能与焓特性分子间无作用力的变化不影响内能25理想气体的比热容一、比热容(specific heat)定义和分类定义：c与过程有关c是温度的函数分类：按物量质量热容（比热容）c J/(kgK)(specific heat capacity per

6、unit of mass)体积热容 C J/（Nm3K）(volumetric specific heat capacity)摩尔热容 Cm J/（molK）(mole specific heat capacity)注： Nm3为非法定表示法，标准表示法为“标准m3”。理想气体比热单原子气体由实验和统计论确定 迈耶公式实际气体( 见P199)定容比热和定压比热的关系比热比 空气 的变化慢于定容比热和定压比热的关系 (specificheatratio;ratioofspecificheatcapacity)sT12等内能线理想气体一切同温限之间过程的u相同 理想气体热力学能差，定容传热计算公式sT12等焓线理想气体一切同温限之间过程的h相同 理想气体焓差，定压传热计算公式sT12理想气体 s(T,p) 理想气体熵差的计算公式不可逆 理想气体热力学能差、焓差、熵差的计算方法近似积分法精确积分法定值积分法直线近似法理论值中点值平均值解析积分法、积分函数法、积分中值法定值积分法理论值（定值比热容法）中点值平均值cpT由气体分子运动理论单原子 i = 3双原子 i = 5多原子 i = 6附表3直线近似法(平均比热直线式)cpt附表6解析