关键工程热力学与传热学第十一讲

1、第二节抱负气体的比热容在热力学计算中，常常需要计算工质吸取或放出日勺热量。对不同日勺物质加热， 使它们升高同样日勺温度所需日勺热量是不同日勺。热容量：物体升高10C (或1K)所需勺热量称为该物体勺热容量(简称热 容)。热容量与物质自身勺性质、质量及加热过程等因素有关。比热容：单位物量物体升高10C (或1K)所需勺热量称为该物体勺比热容 (简称比热)。物量可以是质量、体积或物质勺量。根据单位物量的不同，比热可分为如下三类：质量比热(c)：取1kg质量为物量单位。单位：J/(kg K)或 k J/(kg K)容积比热(c/)：取原则状态下1m3体积为物量单位。单位：J/( m3 K)或 k J

2、/( m3 K)千摩尔比热(上)：取1kmol勺量为物量单位。单位：J/(kmol K)或 k J/( kmol K)三种比热之间胸换算关系：CM=Mc=22.4 c/(5-6)式中，M为千摩尔质量。二、影响比热勺因素气体的比热与气体的性质有关不同气体勺相对分子质量和分子构造不同，其比热值也就不同。一般而言，气体勺原子数越多，比热值越大。气体的比热与过程特性有关由于热量是过程参数，因此气体日勺比热值就与热力过程特性有关。工程上最常用日勺加热过程是保持压力不变或体积不变，分别称为定压加热过 程和定容加热过程。因此相应地有定压比热和定容比热。定压比热：定压条件下，单位物量勺工质，温度变化10C所需

3、要勺热量。根据所选物量单位不同，定压比热可分为：定压质量比热cp；定压容 积比热c/p；定压千摩尔比热cM.p定容比热：定容条件下，单位物量勺工质，温度变化10C所需要勺热量。根据所选物量单位不同，定压比热可分为：定容质量比热cv :定压容积比热c/v ；定压千摩尔比热cM,v由于定压加热过程中工质容积膨胀对外做功，因此使相似物量勺工质升高相 似勺温度时，定压过程所需要勺热量比定容过程多。故定压比热比定容比热大。实际中应用较多勺是质量比热。下面重要以质量比热进行讨论。气体的比热与状态参数有关实际气体勺比热是温度和压力勺函数；抱负气体勺比热只是温度勺函数。一般比热随温度勺升高而增大，温变化范畴越

4、大，比热勺变化也越大。两者 勺关系如图5-1上勺曲线A-B所示。真实质量比热：如果在某一温度t下加给1kg气体以微小勺热量dq，而气体 勺温度升高dt，则两者之比称为气体在温度t时勺真实质量比热。艮口c=dq/dt （5-7）对于每一温度值，均有一种真实比热。相应地，气体温度由t1升高到t2, 1kg气体所需勺热量q与温度差（t2-t】）勺比值称为气体由温度t1到t2勺平均质量比热（c2m1）C 2 = q,、m11（5 -8）三、应用比热计算热量图5-1比热与温度的曲线关系按曲线关系计算如图5-1所示，如果懂得气体日勺真实比热与 温度之间日勺曲线变化关系，就可求得1kg气体由 t1升高到t2

5、所需勺热量：q = j2 cdt =面积ABCQAti面积ABCDA=面积1BC01-面积1AD01面积1AD01表达从00C加热到t10C所需勺热量；面积1BC01表达从00C加热到t20C所需勺热量.可用00C到t0C勺平均比热求出q=C2 (t -0) - ci (t -0) = C2 *t - ci t 59 mo 2mo 1mo 2 mo 1式中，c1mo、c2mo分别是00C到t10C和00C到t20C勺平均质量比热。某些常 用气体勺平均质量比热可通过查附录1和2得到。按直线关系计算当温度变化范畴不大时，取真实比热与温度为直线关系已足够精确。如图5-2所示。这时，1kg气体从t10

6、C升高到t20C所需勺热量.为q = j 2cdt la + (t +1 )(t -1 ) = c2 (t -1 )(5_ 10)12 1221m1 21式中，平均比热c2m1=a+bt/2;可运用P46-表5-1所列出勺气体勺平均比热 直线关系试求出。注意：表中关系式中勺t用t=t1+t2代入计算。按定值比热计算在实际计算时，当温度变化勺范畴不大或对计算规定不十分严格时，一般可以不考虑比热随温度而变日勺关系，把比热视为常数（定值比热）。此时q=c （投1）（5-11）根据分子运动理论。凡原子数相似勺气体，有相似勺定值千摩尔比热，其数 值见表5-2。表中k=cp/cv为绝热指数。当千摩尔比热已知时，定值质量比热可由下式求得C = Cm pC = Cm v（5 - 12）p MV M对于空气，可觉得是双原子气体，M=28.96kg/kmol，因此空气勺定压和定容 质量比热为Cp=7 X 4.1868/28.96=1.012KJ/（kg K）cv=5 X 4.1868/28.96=0.723KJ/（kgK）*规定看懂看会P47-例5-3。（例5-4不规定）第三节抱负气体勺内能和焓一、抱负气体勺内能已知气体勺内能由内动能和内位能构成，是温度和比容勺函数。对抱负气体来说，由于分子之间无互相作用力，因此抱负气体勺内位能为零。 即抱负气体只有内动能，而内动能只是温度勺函数，因此抱负气体