理想气体的热力性质和热力过程教学文案.ppt

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1、理想气体的热力性质和热力过程第一节理想气体的定义一、理想气体与实际气体定义：热力学中，把完全符合及热力学能仅为温度的函数的气体，称为理想气体；否则称为实际气体。二、理想气体状态方程1kg气体R为气体常数,与气体种类有关。“M，为气体的摩尔质量”第二节理想气体的比热容一、比热容及其分类定义：单位物量物体在准静态过程中温度升高1K（或1C）所需要的热量称为“比热容”。比定压(质量)热容：比定容(质量)热容：二、应用比热容计算热量的方法1.曲线关系2.直线关系直线关系平均比热容见表5-2，注意：表中t用（t1+t2）代入3.定值比热容单原子气体:双原子气体：

2、三原子气体：第三节理想气体的热力学能、焓和熵一、理想气体的热力学能、焓和熵温度相同的状态点其热力学能和焓就相同。微元(通式）：理想气体可逆过程：膨胀功技术功二、迈耶方程迈耶方程：或（闭口系统）（开口系统）可逆过程：迈耶方程推导：迈耶方程：或比定压热容大于比定容热容理想气体熵的推导：例5-4试求空气在自由膨胀中比熵的变化量，已知初态空气的温度为，体积为，膨胀终了的容积。。解：取整个容器内的空气为孤立系统（系统与外界无功、热及物质交换）即：第四节理想气体的热力过程一、研究热力过程的目的和方法目的：揭示过程中工质状态参数的变化规律，以及热能与机械能之间的转换情

3、况，进而找出影响它们转换的主要因素。对象：讨论理想气体的可逆过程研究热力过程的方法及具体步骤：1.过程方程,一般写成的形式。2.利用状态方程和过程方程推出初、终状态参数之间的关系式3.在p-v图和T-s图上表示出该过程曲线。4.该过程热力学能、焓、熵的变化以及功和热量。二、定容过程1．过程方程2．初、终状态参数关系3．p-v图及T-s图pv122‘Ts212‘曲线斜率Ts212‘bcVaVbVcsbscV4、能量转换1）过程功2）热量定容线向右水平移动时，比容增大三、定压过程1．过程方程2．初、终状态参数关系3．p-v图及T-s图pvTs212‘曲线斜率

4、122‘在T-s图上，同一温度下定容线比定压线的斜率大Ts212‘bcpapbpcsbscp4、能量转换1）过程功2）热量定压线向左水平移动，压力增加四、定温过程1．过程方程2．初、终状态参数关系3．p-v图及T-s图pv122‘6543122‘34Ts曲线斜率4、能量转换1）过程功2）热量pv122‘6543122‘34Ts五、绝热过程1．过程方程绝热指数，其数值随气体的种类和温度而变对于空气和燃气，2．初、终状态参数关系3．p-v图及T-s图定温pv122‘6543122‘Ts曲线斜率在P-v图上，绝热线比定温线陡4．能量转换1）过程功2）热量六、多

5、变过程1.过程方程：分别为定容、定压、定温、绝热过程称为多变指数2.初、终状态参数间的关系：3.热力学能、焓、熵的变化：4.功、热量：多变指数为n的多变过程，技术功是体积功的n倍例5-5’某空气压缩机，进口处空气的压力为0.1MPa，温度为27C，压缩后空气的压力为0.5MPa。若压缩过程为：（1）绝热过程（2）等温过程（3）多变指数为n=1.25的多变过程，试求压缩1kg空气时压气机消耗的功及所放出的热量。设比热为定值。pvTsnn+∞-∞+∞-∞-∞+∞+∞-∞n=0n=0n=0n=0n=1n=1n=1n=1n=kn=kn=kn=knnnn第五节理

6、想气体热力过程的图示综合分析三条分界线：定容线：右侧，体积功为正；左侧，体积功为负。定温线：上方，温度增加；下方，温度降低。绝热线：右侧，吸热；左侧，放热。npvnnn+∞-∞+∞-∞n=1n=kn=0n=0n=1n=kTsnnn=kn=kn=1n=1n=0n=0-∞+∞+∞-∞已知某一膨胀过程的n值为10，△u<0，q>0例5-5：汽缸与活塞间封闭有1kg空气，经历一多变压缩过程，消耗压缩功300kJ，气体的比体积缩小为原来的1/7.5，压力增加到原来的9.3倍。已知该气体的k=1.4和Cv=0.716kJ/(kgK)。试按定比热容计算过程

7、的多变指数、气体被压缩的终温、气体热力学能和熵的变化量，以及过程中气体与外界交换的热量。解：1.计算多变指数2.计算终温3.计算气体热力学能和熵的变化量4.计算气体与外界的热交换量1。基本概念及基本原理（1）理想气体及气体状态方程(PV=RT)（2）比热容（Cv定容、Cp定压）（3）应用比热容计算热量Q的方法（a.曲线关系法、b.直线关系法、c.定值计算法）（4）理想气体的热力学能（5）理想气体的熵（6）理想气体的焓2。理想气体的热力过程（1）定容过程（2）定容过程（3）定温过程（4）绝热过程（5）多变过程3。热量和功（膨胀功、技术功）的计算(p、v、T

8、、u、s、h、q、w、wt之间的相互换算)4。P-V图、T-S图本章小结：npv