《气体状态参量》课件

气体状态参量气体的基本概念气体是由大量无规则运动的分子组成的物质状态。气体分子之间距离很大，相互作用力很弱，可以自由移动。气体没有固定的形状和体积，可以充满任何容器。理想气体的状态参量1压强气体分子对器壁的撞击所产生的压力，是表征气体分子运动剧烈程度的一个物理量。2温度反映气体分子平均动能大小的一个物理量，温度越高，分子平均动能越大。3体积气体所占据的空间大小，体积越大，气体分子运动的自由空间越大。压强的概念和单位定义压强是指作用在物体表面上的压力与受力面积之比。它表示单位面积上所受的力的大小。单位压强的常用单位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m²。压强的测量方法1液柱式压力计利用液体静压原理测量压强2弹性元件式压力计利用弹性元件形变来测量压强3电测式压力计利用压强变化引起电信号变化来测量压强温度的概念和单位定义温度是表示物体冷热程度的物理量。单位常用的温度单位有摄氏度(°C)、华氏度(°F)和开尔文(K)。零度0K称为绝对零度，是理论上的最低温度，在此温度下，物质的微观粒子停止运动。温度计的类型和原理水银温度计利用水银的热膨胀系数进行测量，结构简单，价格便宜，但易碎，水银有毒。酒精温度计利用酒精的热膨胀系数进行测量，比水银温度计更安全，但精度较低。数字温度计利用热敏电阻或热电偶等传感器，精度高，读取方便，但成本较高。体积的概念和单位体积的定义气体的体积是指气体所占据的空间的大小。它是一个标量，通常用立方米(m³)或升(L)来表示。体积的单位常用的体积单位包括立方米(m³)、升(L)、毫升(mL)、立方厘米(cm³)等。1m³=1000L=10^6cm³.气体的三种状态方程理想气体状态方程适用于理想气体，描述气体压力、体积、温度和物质的量之间的关系。范德华方程考虑分子间相互作用和分子体积，更准确地描述真实气体的行为。维里方程采用无穷级数展开式，更精确地描述真实气体的性质，尤其在高压下。理想气体状态方程pV=nRTp代表气体的压强，V代表气体的体积，n代表气体的摩尔数，R代表气体常数，T代表气体的绝对温度。应用该方程可以用于计算气体的压强、体积、摩尔数或温度。条件该方程仅适用于理想气体，即气体分子之间没有相互作用力，且气体分子体积可以忽略不计。状态变化的类型等温变化：温度不变，体积和压强变化等压变化：压强不变，体积和温度变化等容变化：体积不变，温度和压强变化绝热变化：与外界没有热交换，温度、体积和压强均变化等温变化温度不变在等温变化过程中，气体的温度保持恒定。体积与压强成反比根据玻意耳定律，当温度不变时，气体的体积与压强成反比。理想气体状态方程在等温变化中，理想气体状态方程可以简化为PV=常数。等压变化1定义气体在压力保持不变的情况下发生体积和温度的变化称为等压变化2公式等压变化遵循以下公式:V/T=常数3应用等压变化广泛应用于气体膨胀和压缩过程，例如热机和制冷机等容变化1体积不变气体体积保持恒定2温度升高压强升高3温度降低压强降低绝热变化1无热量交换系统与外界之间没有热量交换2温度变化气体做功，温度降低3应用场景压缩机、发动机混合气体的状态参量1混合气体由两种或两种以上气体组成的混合气体。2总压混合气体的总压等于各组分气体分压之和。3分压混合气体中某组分气体所占的压强。分压定律气体混合当两种或多种气体混合在一起时，每种气体都会对混合气体的总压产生贡献。分压每种气体的分压是指该气体单独占据混合气体总体积时所产生的压强。定律内容混合气体的总压等于各组分气体分压之和。气体密度的测定1质量法利用天平称量一定体积气体的质量，再根据密度公式计算。2体积法利用量筒或气体体积计测量一定质量气体的体积，再根据密度公式计算。3理想气体状态方程法利用理想气体状态方程计算气体密度。摩尔体积和摩尔质量摩尔体积1摩尔任何气体在标准状况下所占的体积都为22.4升。摩尔质量1摩尔物质的质量，单位为克/摩尔（g/mol）。关系摩尔质量=气体密度*摩尔体积。气体的分子动理论气体分子运动气体分子处于永不停息的无规则运动中，它们之间存在着相互作用力。气体分子间距离气体分子间距离远大于分子本身的尺寸，因此气体分子间的作用力很弱。气体分子碰撞气体分子之间发生频繁的碰撞，这些碰撞是弹性的，即动能守恒。气体的平均自由程碰撞频率气体分子在运动过程中会不断地相互碰撞。平均自由程气体分子两次碰撞之间所经过的平均距离被称为平均自由程。影响因素气体分子的平均自由程与气体密度和分子直径有关。气体分子的动能温度与动能气体分子的平均动能与气体的温度成正比。温度越高，分子运动越快，动能越大。动能公式单个气体分子的动能可以用公式Ek=1/2*mv2来计算，其中m是分子的质量，v是分子的速度。气体分子的势能分子间作用力气体分子之间存在着相互作用力，包括引力和斥力。势能与分子间距离有关，距离越近，势能越低。势能曲线势能曲线描述了分子间势能随距离的变化关系，可以用来分析分子间作用力的性质。影响因素气体分子的势能受多种因素影响，包括分子种类、温度、压力等。气体的内能动能气体分子无规则运动，具有动能。势能气体分子之间存在相互作用力，具有势能。总和气体的内能是所有气体分子动能和势能的总和。气体的热容和比热容热容物体温度升高1摄氏度所需的热量，用C表示，单位为焦耳每摄氏度（J/℃）。比热容单位质量的物质温度升高1摄氏度所需的热量，用c表示，单位为焦耳每千克摄氏度（J/(kg·℃)）。气体热力学定律热力学第一定律能量守恒定律。系统所吸收的热量等于其内能的增加量和对外所做的功的总和。热力学第二定律热量只能从高温物体自发地传递到低温物体，不能从低温物体自发地传递到高温物体。热力学第三定律当温度趋近于绝对零度时，系统的熵值趋近于零，即系统达到完美有序状态。热学效率1定义热学效率是指热机将吸收的热量转化为机械能的比例，即有效利用的能量占总能量的比例。2公式热学效率=有效利用的能量/总能量=功/热量。3影响因素热机的工作物质、工作温度、工作方式等因素会影响热学效率。热机和制冷机热机将热能转化为机械能的机器。制冷机将低温物体吸收的热量传递给高温物体的机器。气体的工程应用航天航空气体在航天航空领域发挥着重要作用，如火箭推进剂、卫星大气层监测