《工程热力学》课件-9 理想气体的概念及状态方程式VIP

理想气体的概念及状态方程式作业讲解作业：国产300MW机组的锅炉出力为qm=1024x103kg/h,出口蒸汽焓h1=3394.3kJ/kg，锅炉进口给水焓h2=1197.3kJ/kg，锅炉效率ηb=92%，标准煤的发热量qc=29270kJ/kg，求每小时的耗煤量B为多少?锅炉效率:010203理解理想气体与实际气体的概念掌握理想气体状态方程式掌握理想气体状态方程式的应用课程要求理想气体的概念及状态方程式1理想气体和实际气体我们都知道工程热力学是研究热能和机械能相互转换规律的一门学科，热力设备中能量的传递和转换要通过工质的状态变化才能实现，因此，在研究热功转换时，工质的性质对热能和机械能相互转换有较大的影响，必须熟悉常用工质的热力学性质和基本的热力过程。热机中使用的工质常是气体物质。课堂思考1为什么热机中使用的工质一般都是气态物质?气态物质相比于液态和固态物质，具有良好的膨胀性和压缩性。气态物质的分子间距大，分子间作用力小，具有很强的流动性。理想气体的概念及状态方程式1理想气体和实际气体气态工质理想气体实际气体热功转换体积膨胀注意如何区分两类气体？－偏离液态的程度

分子可视为是一些弹性的、不占体积的质点且分子之间不存在相互作用力的气体。理想气体的概念及状态方程式1理想气体和实际气体

实际气体：就是我们看到的实际存在的气体。如:电厂中的水蒸气、制冷机中的氟里昂蒸汽、氨蒸汽等。有相互作用力有体积的实际气体

我们热力学中所见的实际气体，通常气体的比体积不是很大，气体分子间距就比较小，在工程计算中必须考虑分子本身体积及分子间相互作用力，因此实际气体的性质是比较复杂的，工程计算主要靠图表。理想气体的概念及状态方程式1理想气体和实际气体

理想气体：

是对实际气体进行两点简化一是、把气体分子视为是一些弹性的、不占体积的质点。理想气体二是、忽略分子之间的作用力，认为分子之间不存在相互作用力。当实际气体的温度较高、压力较低时，气体的比体积比较大，这时就可以忽略分子本身体积及分子之间的相互作用力，作为理想气体来处理。课堂思考固态分子间距小分子间作用力大我们知道物质有三态气态分子间距大分子间作用力小液态居中，因此当气体离液态区越远，分子间距越大分子间作用力越小，就可以看做理想气体。例如，工程中所常用的气体、、、、等，以及由这些气体所组成的空气及烟气，在通常的压力和温度下，离液态区较远，均可视为理想气体。课堂思考例如，工程中所常用的气体、、、、等，以及由这些气体所组成的空气及烟气，在通常的压力和温度下，离液态区较远，均可视为理想气体。t=20℃T=25+275=300K1Bar=10^5Pa=0.1MPa二氧化碳三相图课堂思考1为什么引入理想气体？气体分子占据一定体积，气体分子之间有相互作用力的，导致实际气体的性质是比较复杂的。引入理想气体的概念后，气体分子运动的规律大为简化，各状态参数之间可以得出简单的函数关系式，大大简化了分析计算。2如何判断偏离液态的程度？理想气体与实际气体没有明显界限，在什么情况下应视为何种气体，要根据工程计算所允许的误差范围而定。课堂练习【单选题】下列哪种气体通常不能作为理想气体进行分析（）。氧气二氧化碳

水蒸气

氧气氮气混合气体C理想气体的概念及状态方程式1理想气体和实际气体物质的量是一个物理量，是国际单位制的7个基本单位之一，它和质量、体积一样，表示气体数量的多少。物质中所包含的基本单元数(如：分子，原子等)与0.012kg碳12的原子数目(6.0225×1023)相等时物质的量即为1摩尔，符号用n表示，单位为摩尔（mol）和千摩尔（kmol），在热力学中多用千摩尔表示。物质的量:理想气体的概念及状态方程式1理想气体和实际气体千摩尔质量：1kmol物质具有的质量，用M表示，单位kg/kmol。千摩尔质量不因物质的状态而改变，只因物质种类而不同，对于确定的物质来说是一常数，数值上等于物质的分子量。比如氧气的千摩尔质量为32kg/kmol，氮气的千摩尔质量为28.02kg/kmol；空气的千摩尔质量为28.97kg/kmol。理想气体的概念及状态方程式1理想气体和实际气体千摩尔体积：1kmol物质具有的体积，用Vm表示，单位m3/kmol。

千摩尔体积因气体的压力和温度的不同而不同。在标准状态（1atm，0℃）下为22.414m3/kmol。阿伏伽德罗定律的发现理想气体的概念及状态方程式2理想气体状态方程式状态方程式我们不再推导，我们只介绍方程式的形式，状态方程式根据气体的数量的表示方法不同，有两种方式。理想气体在任一平衡状态时P、v、T之间关系的函数关系即理想气体状态方程式。理想气体的概念及状态方程式2理想气体状态方程式质量单位J/(kg·K)，气体常数，其值与状态无关，仅随气体的种类而异p——气体的绝对压力，Pav——气体的比体积，m3/kgT——气体的热力学温度，K理想气体的概念及状态方程式2理想气体状态方程式摩尔单位普适气体常数，其值恒为8314.3J/(kmol·K)千摩尔体积,单位是m3/kmol物质的量，单位是mol或kmol)

理想气体的概念及状态方程式2理想气体状态方程式普适气体常数，其值恒为8314.3J/(kmol·K)J/(kg·K)，气体常数，其值与状态无关，仅随气体的种类而异

质量单位摩尔单位理想气体的概念及状态方程式2理想气体状态方程式理想气体的概念及状态方程式2理想气体状态方程式理想气体方程课堂练习【单选题】气体常数Rg的大小取决于（）。气体的分子量

气体的质量

气体所处的状态

组成气体分子的原子数A例题解析【例3-1】容积为0.0283m3的钢瓶内装有氧气，压力为6.865×105Pa，温度为294K。发生泄漏后，压力降低至4.901X105Pa才被发现，而温度未变。问至发现为止共漏去多少千克氧气?解由题知

由(3-2),泄露前瓶内原有的氧气量为

泄露后瓶内剩余的氧气量为

氧气

。因此，漏去的氧气量为

例题解析例1有一充气刚性容器，容积为5m3，容器内气体的表压力为pe=0.85Mpa，温度计读数为t=40℃。问在标准状态（0℃，1atm）下气体容积可达多少?设大气压pb=0.1Mpa。

解:容器内气体的绝对压强和温度分别为由容器内气体质量m保持不变

例题解析例2一个体积为2