理想气体和真实气体

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1、第二节理想气体和真实气体在空分装置中，其工质为气态物质，分子在不断地作热运动：移动、转动和振动，分子的数量是巨大的，运动是不规则的。因此，气体的性质是很复杂，很难找出其运动规律。为了便于分析，提出了理想气体这一概念。 凡能满足以下三个条件的气体称为理想气体：1.分子本身的体积忽略不计；2.分子相互没有作用力；3.分子间不发生化学反应。理想气体虽然是一种实际上不存在的假想气体，但是在上述假设条件下，气体分子运动的规律就可大大简化，能得出简单的数学关系式。为区别理想气体把自然界中的实际气体叫做真实气体。真实气体在通常压力下，大多数符合理想气体的假设条件。例如O2.N2.H2等气体均符合

2、上述条件。1.2.1气体的基本状态参数描写物质的每一聚集状态下的特性的物理量，称为物质的状态参数。物质的每一状态都有确定数值的状态参数与其对应，只要有一个状态参数发生变化，就表示物质状态在改变。描写气体状态的基本参数是温度、压强和比容。1.温度，它表示物体冷热的程度。从分子运动论的观点看，温度是分子热运动平均动能的量度，温度愈高，分子的热运动平均动能就愈大，为了具体地确定分子运动的数值，在工程上常用的测温标尺有摄氏温标和热力学温标。摄氏温标规定在一个标准大气压下，冰的熔点为０度，水的沸点为１００度，将它分成１００等分，每一等分１度。用摄氏温度表示的温度叫做摄氏温度，量的符号t，单位

3、名称摄氏度，单位符号℃，低于冰点温度，用负值表示，例如在6at下，空气液化温度为-173℃。实践证明，-273℃是实际能够接近而不可能达到的最低温度。如果-273℃作为温度的起算点，就不为出现负温度值，把-273℃叫做绝对零度。从绝对零度起算，温度测度与摄氏温度相同，这种计算温度的标尺叫热力学温标，也称绝对温标。热力学温度量的符号T，单位名称开尔文，单位符号K。两种温标的关糸是；T＝273.15+(K)，通常简化为T=273+t（K）t=T-273.15(℃)通常简化为t=T-273(℃)例如，在标准大气压下，冰的熔点为0℃即273Κ。测量温度的仪器有水银温度计、铂电阻温度计、热电

4、偶温度计等。仪表指示的温度常用℃，而工程计算中常用K，为此应熟悉这两种温标的换算。由于摄氏温度和绝对温度所示的温标每一个刻度值大小一样，不论是采用那种温标，它们的数值是相同的。2.压强（压力），分子运动论把气体的压力看作是气体分子撞击容器壁的宏观表现。物体单位面积上所承受的垂直作用力称为压强，使用习惯称为“压力”。在法定的单位制中，压力的符号P，单位名称“帕斯卡”，单位符号Pa。就是1m2的面积上均匀地用1N的垂直作用力所产生的压强，即1Pa=1N/m2。在物理学中把0℃时纬度450海平面上大气压力称为标准大气压或物理大气压，单位符号atm，1atm=101325Pa。除特别指明外

5、，以前工程计算上用的大气压是指工程大气压，单位符号at，1at=98066.5Pa。气体的压力也可以用液柱高度来表示，也就是用液柱对底面上的压力表示气体压力。常用有毫米汞柱和毫米水柱。1mmHg=133.322Pa，1mmH2O=9.80665Pa。测量压力的仪表所指示的压力，是被测压力的绝对值与大气压之差。容器内气体对容器壁的实际压力称绝对压力。容器内实际压力小于当地大气压力的数值称为真空度。三者关系：P绝=P大气+P表 P绝=P大气-P真 由于压力表测出的是表压力和真空度，而实际计算时都用绝对压力，因为只有绝对压力才能说明气体的真实状况。 3.比容，单位质量的气体所占有的容积称

6、为比容，量的符号u，单位符号m3/kg。反之单位容积中气体的质量，称为气体密度，量的符号为ρ单位符号kg/m3比容和密度互为倒数。在说明气体的比容和密度时，必须说明气体所处的状态，因为同一气体在不同温度和压力条件下，有不同数值的比容和密度。在标准状态下（压力为101.325KPa，温度为0℃时）气体的标准比容uo和密度ρo可分别表示。除温度、压力、比容三个基本状态参数外，内能、焓和熵也是气体状态参数，尤其焓和熵的概念使用中经常用到，本节不作介绍。 1.2.2理想气体的基本定理及其状态方程气体定律是表示在气体状态发生变化时，气体的基本参数P、V、T三者之间的关系。在压力不太高（与大气

7、压相比）、温度不太低（与该气体的液化温度比）时，做了一系列气体性能实验发现；1.温度不变时，气体在各状态下的压力p与比容u成反比（玻意耳—马略特定律）。即 pu=常数，或P1u1=P2u2==…2.在压力不变的条件下，气体在各状态下的比容与绝对温成正比（盖.吕萨克定律）。=常数，或==… 在体积不变的条件下，气温越高压力也越大，气体在各状态下的绝对温度与压力成正比（查理定律）。=常数，或==… 根据上述三个关系式可以得到理想气体在状态变化时，压力P、温度T、比容u之间