第3章气体的性质综述.pptVIP

1 第三章 气体的热力性质 3.1 理想气体的比热容 3.2 理想气体的热力学能、焓和熵 3.4 水和水蒸气热力性质图表及计算机程序 3.3 水蒸气 3.5 理想气体混合气体 3.6 湿空气 3.7 湿空气的含湿量和焓湿图 2 3.1.1 理想气体的比热容 比热容定义和分类 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/(kg·K) 体积热容 C J/（m3·K） 摩尔热容 Cm J/（mol·K） 3.1 理想气体的比热容 3 按过程 质量定压热容（比定压热容） 质量定容热容（比定容热容） 3.1.2 理想气体比定压热容，比定容热容和迈耶公式 1) 比热容一般表达式 代入式（A）得 比热容的一般表达式 4 2) cV 定容过程 dv = 0 若为理想气体 温度的函数 0 5 3) cp 据一般表达式 若为理想气体 cp是温度函数 6 4) cp- cV 迈耶公式 5) 讨论 a.cp与cV均为温度函数,但cp–cV恒为常数：Rg b. (理想气体)cp恒大于cV c.气体常数Rg的物理意义 考察某种理想气体分别经定容和定压过程升高1 ℃: 7 定容 0 定压 b与c温度相同，均为(T+1) K，故 而 Rg——1 kg某种理想气体定压升高1 K对外作的功。 8 3.1.3 理想气体的比热容比 注：理想气体可逆绝热过程的绝热指数 A902355 3.1.4 利用比热容计算热量 原理: 9 对cn作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法: 真实比热容积分 利用平均比热表 利用平均比热直线（本书略） 定值比热容 a. 利用真实比热容积分 b. 利用平均比热容表 =面积Aamoda-面积Abnodb 10 而 由此可制作出平均比热容表 附:线性插值 11 c. 定值比热容 据气体分子运动理论，可导出 多原子误差更大 12 单原子气体 i=3 双原子气体 i=5 多原子气体 i=6 13 3.2 理想气体热力学能、焓和熵 1. 理想气体热力学能和焓仅是温度的函数 ★ 3.2.1 理想气体的热力学能和焓 ★因理想气体分子间无作用力 讨论： 如图： 0 14 0 若为任意工质 ? ? 对于理想气体一切同温限之间的过程Δu及Δh相同,且均可用 cV ΔT及cp ΔT计算; 对于实际气体Δu及Δh不仅与ΔT 有关,还与过程有关且只有定容过程Δu = cVΔT,定压过程Δh = cp ΔT。 ? ? 2. 热力学能和焓零点的规定 可任取参考点,令其热力学能为零,但通常取 0 K。 A411177 A413277 15 3.2.2 理想气体热力过程的熵差计算 定比热 零点规定: 通常取标准状态下气体的熵为零 A9101331 A4412553 16 3.3 水 蒸 气 3.3.1 饱和状态和饱和温度、饱和压力 ★汽化：由液态到气态的过程 蒸发：在液体表面进行的汽化过程 ★液化：由气相到液相的过程 沸腾：在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。 1. 汽化和液化 17 2. 饱和状态 当汽化速度=液化速度时，系统 处于动态平衡，宏观上气、液两相 保持一定的相对数量—饱和状态。 饱和状态的温度—饱和温度，ts(Ts) 饱和状态的压力—饱和压力，ps 加热，使温度升高如 t，保持定 值，系统建立新的动态平衡。与之 对应，p变成ps。 所以 一一对应，只有一个独立变量，即 t/ ℃ 0 20 50 100 120 150 p/ MPa 0.000 611 2 0.002 338 5 0.012 344 6 0.101 332 5 0. 198 483 0.475 71 水的饱和压力和饱和温度对应关系 18 3. 几个名词 饱和液——处于饱和状态的液体： t = ts 干饱和蒸汽——处于饱和状态的蒸汽：t = ts 未饱和液——温度低于所处压力下饱和温度的液体：t ts 过热蒸汽——温度高于饱和温度的蒸汽：t ts, t – ts = d (过热度) 湿饱和蒸汽 ——饱和液和干饱和蒸汽的混合物：t = ts 干度——湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用w 或 x 表示。 使未饱和液达饱和状态的途径： ——保持p不变，使t↑ ——保持t不变，使p↓ x 0 1 饱和液 湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽 19 p/MPa 0.001