《工程热力学》第六章 实际气体性质及热力学普遍关系式[优化].pptVIP

第六章 实际气体（3学时） 基本内容： 实际气体性质；范得瓦尔方程式及分析；对比态方程；实际气体近似计算；压缩因子及线图；绝热节流；焦耳-汤姆逊系数；回转温度。 基本要求： 掌握实际气体热力性质；了解范得瓦尔方程式及对比态方程；了解绝热节流前后参数变化分析，明确绝热节流是不可逆过程，不是定焓过程 作业 6-5，6-9，6-14 实际气体状态变化特点 概述 一、实际气体P-V图 二、实际气体P-T图 概念 一、概念； 饱和状态 饱和蒸汽；饱和液体 饱和压力、饱和温度 临界点参数 二、几个区域 饱和蒸汽线、饱和液体线 饱和状态区（汽液共存区）、液相状态区、汽相状态区 6-2 范得瓦尔方程式与R-K方程（龙克-库塔方程） 概述 一、范得瓦尔方程式的导出（针对理想气体的两个假定作修正） 1、考虑分子本身所占体积，分子自由活动空间应减小为v-b，以理想气体状态方程式表示 2、考虑分子间的作用力，分子撞击器壁的作用力应减小；减小的量Δp与单位面积容器壁相碰的分子数成正比，与吸引这些分子数的其余分子数成正比 二、方程的分析 范得瓦尔方程式常数的确定 二、R-K 方程 见书P206 6-3 对应态原理与通用压缩因子图 一、范得瓦尔对比态方程 1、对比态参数： 状态参数与相应临界点参数的比值，为无量刚数 2、范得瓦尔对比态方程式 二、对应态原理 1、何谓对应状态： 不同气体所处状态对比态参数Pr，vr，Tr都分别相同，则气体处于对应状态。临界状态的所有气体均处于对应状态 2、对应状态定律 不同气体所处状态对比态参数Pr，vr，Tr中有两个分别相同，则第三个对比状态一定相同，即气体处于对应状态 二、通用压缩因子图 一、压缩因子 实际气体计算可通过对理想气体方程式直接修正如公式6-1 修正系数z为： 理想气体z=1 二、临界压缩因子 将对比态参数引入 6-4 维里方程 一种理想气体方程修正方法。 见公式6-6，7，8 6-5 麦克斯韦关系式与热系数 一、全微分两个重要性质 二、麦克斯韦关系式 三、热系数 一、全微分两个重要性质 1、全微分条件（判据）---性质之一 如果状态参数z表示为另两个独立状态参数x，y的函数，则由于状态参数是点函数，z的数值变化仅取决于独立变量的坐标，与路径无关。全微分表示 2、链式关系---性质之二 对函数x=x（y，z）展开 二、麦克斯韦关系式（利用全微分判据推得） 麦克斯韦关系式（二） 热系数 6-6 热力学的一般关系式 一、热力学能的普遍关系式 二、焓的普遍关系式 三、熵的普遍关系式 四、比热的普遍关系式 一、热力学能的普遍关系式 二、焓的普遍关系式 三、熵的普遍关系式 6-7 比热容的普遍关系式 * * C P v 液相区 气 汽 汽液共存区 b a e f 临 界 温 度 线 A B 1 2 m n 实际气体P-V图 几个概念： 饱和状态 饱和蒸汽；饱和液体 饱和压力、饱和温度 临界点参数 几个区域： 饱和蒸汽线、饱和液体线 饱和状态区（汽液共存区）、液相状态区、汽象状态区 定温压缩曲线 归纳有： 二线、三区、六参数 0 T P 固相 （水） 液相 气相 临界点C 三相点Ttp 实际气体P-T图 三相点：气、液、固 三相共存并处平衡的状态 一般物质 6-1 理想气体状态方程应用于实际气体状态的偏差 一、压缩因子 实际气体计算可通过对理想气体方程式直接修正如公式6-1 修正系数z为： 理想气体z=1 二、产生差异的原因 对理想气体的模型修正 公式6-1 公式6-1 偏差的大小例见教材P202图6-1；图6-2 范得瓦尔方程式 公式6-2 由方程 展开得 1、温度较高时，方程对v有一实根、两虚根 2、温度较低，压力较高或较低，v有一实根 3、一定压力范围内，v有三个实根 4、在某确定温度Tc、一定压力Pc，v有三相等实根，为拐点 分析书P204图 确定临界点C，可得到 亦可由临界点 参数C确定常数 a、b、Rg 分析表6-1 可得范得瓦尔对比态方程式 公式6-1 公式6-1 通用压缩因子图6-4， 其他示例6-5，6，7 连续，即高阶求导与求导次序无关 当 全微分条件（判据） 链式关系 （自由能 亥姆霍兹函数） （自由焓 吉布斯函数） 公式6-34 公式6-35 公式6-31 公式6-32 类似可得熵的第三方程见公式6-33 熵的第一方程 熵的第二方程