《理想气体性质》ppt课件

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1、第三章理想气体性质3-1理想气体的概念理想气体1、弹性的、不占体积的质点（与空间相比）；2、分子间没有吸引力（分子间距离足够大）。实际气体不能作理想气体对待的气体。3-2．理想气体的状态方程根据分子运动论的观点，气体的压力和温度可根据统计热力学知识表示为N：单位质量气体所包含分子数K：波兹曼常数；n:单位体积内气体分子数，分子浓度；由状态公理可知，描述工质平衡状态的独立参数只有两个。气体的基本状态参数p、v、T之间存在有以下隐函数关系和即，有（3-1）由(3-1)，可得（3-2）其中Rg称为气体常数。由上式

2、可见，Rg与气体种类有关，与气体状态无关。改写(3-2)为（3-3）式(3-3)称为克拉贝龙方程，又称为理想气体的状态方程。理想气体的另一定义：凡能满足式（3-3）的气体便可称为理想气体。(a)波义耳——马略特定律：；(b)查理定律：；(c)盖*吕萨克定律：显然，对于理想气体，同样满足以下定律3-2-3通用气体常数阿伏伽德罗定律：在相同的压力和温度下，各种气体的摩尔容积相等。标准状态：=1atm=101325Pa；=273.15K；=22.414(m/kmol)于是，有对于1mol的任何气体，由（3-3)式

3、可得令通用气体常数由式(3-2)，得即有（3-4）式(3-4)为理想气体状态方程的另一表达式注意：(1)对于闭口系统，p、v、T变化时，m不变；(2)对于开口系统，p、v、T、m可同时变化，且m的变化具有可加性；例3-1：已知：启动柴油机时用空气瓶，开始时，瓶内装有的压缩空气；启动耗气后，瓶中空气的参数变为问：用去的空气质量是多少？解：分别对启动前后气瓶中的空气应用理想气体状态方程，有=0.3m3和由于因此，有即代入已知数据，得因此，用去的空气质量为例3-2：已知：充气过程，储气罐容积；充气前，气体参数有为

4、；气筒每分钟向气罐输入参数为的气体V0=0.2m3；问：为使气罐内气体参数达到；充气时间应为多长?分析：充气过程遵守质量守恒原则充气后质量＝充气前质量＋充入的气体质量充气前m1：充气后m2：每分钟充入的空气质量m：由质量守恒关系，得于是得代入已知数据，最后有3-3理想气体的比热容热容：物体温度改变一度而传入或传出的热量，用符号C表示；3-3-1比热容（3-5）物体的热容与物体自身的热力性质、状态有关，同时还与物体所进行的热力过程有关。不同热交换过程的热容C不同。比热容——单位质量的热容，KJ/kg.K比热

5、容的标识方法（1）质量比热。单位质量物体温度升高1度所需的热量；（2）容积比热。标态下，1m3气体温度升高1度所需的热量，用C’表示；单位（3）摩尔比热。标态下，1mol气体温度升高1度所需的热量，用CM表示；单位（3-6）3-3-2定压比热和定容比热依照换热过程不同（），热容可分为定容热容和定压热容。（1）比定容热容（定容热容）：工质与外界交换热量是在容积接近不变的条件下进行；用符号Cv表示；（3-7）比定容热容：（2）定压热容：工质与外界交换热量是在压力接近不变的条件下进行；用符号Cp表示；（3-7-a

6、）比定压热容（3-8）（3-8-a）对于理想气体的可逆过程，由于定容时，dv=0；于是有定压时，dp=0；于是有或记为（3-9-a）（3-9-b）注意：（1）上式虽由理想气体导出，但适用于一切工质。（2）上式表明，Cp与CV也是状态参数。对于理想气体而言，内能u与焓h仅是温度的函数，即因此，有（3-10-a）（3-10-b）即：理想气体的Cp和Cv也仅仅是温度的函数对于理想气体，由于或者对上式微分，可得即有（3-11）式(3-11)称为迈耶公式。由于Rg为常数且大于零，因此，对于任何已确定状态的物体，均有c

7、p>cv式（3-11）两边同乘以M，则可得（3-11-a）上式表明，摩尔定压比热与摩尔定容比热之差为气体常数。令比热容比绝热指数由（3-12）结合式(3-11)，则可得（3-13-a）（3-13-b）3-3-3比热容的计算比热容的数据一般通过实验测定。对于理想气体的比热容，存在有三个不同概念——定值比热、真实比热和平均比热。(1)定值比热。根据分子运动论的观点，理想气体的比热值仅取决于气体分子结构，与气体所处状态无关。理论分析可得其中，对于单原子分子，i=3；对于双原子分子，i=5；对于多原子分子，i=7代

8、入有关数据，可得单原子气体双原子气体多原子气体上述结果对于单原子分子气体符合较好，对于双原子和多原子分子气体存在有较大偏差，其主要原因是它们的真实比热随温度而变化。一般实验测量时，仅取前4项，即(2)真实比热。由可知，理想气体的比热是温度的复杂函数。工程上一般把比热随温度的变化关系表示成多项式形式。（3-14）其中，a0，a1，a2，a3为待定系数，随气体性质而异。近年来，随着计算机技术的进步，用真实比热计算热量