单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章理想气体的性质,第三章理想气体的性质,1,理想气体的概念,和状态方程,理想气体的概念和状态方程,2,一理想气体和实际气体,气态物质：气体、蒸汽,理想气体：,1、弹性的、不占体积的质点；,2、分子间没有吸引力。,实际气体：,不能作理想气体看待的气体。,一理想气体和实际气体,3,二理想气体的状态方程,对于理想气体，在任何平衡状态下,:气体的绝对压力，牛顿/米(N/m )；,v：气体的比容，米/千克(m/kg)；,：气体的热力学温度，开(K)；,：称为气体常数，牛米/(千克开)、,焦/(千克开)Nm/(kgK) 或J/(kgK)。,二理想气体的状态方程:气体的绝对压力，牛顿/米(N/m,4,气体常数是一个与气体所处状态无关的量,两边同乘气体的分子量，可得1千摩尔气体的状态方程为,对于任意量(m 公斤或n千摩尔)气体的状态方程,：为气体分子量；,：通用气体常数，J/(kmolK) 或kgfm/(kgK)；,：摩尔容积，m /kmol。,气体常数是一个与气体所处状态无关的量 对于任意量(,5,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),J/(kmolK)=848kgfm/(kgK),阿伏伽德罗定律：在相同的压力和温度下，各种气体,6,J/(kgK),例：已知：,=0.02m,=15MPa,T=30,O,2,求：m,气焊时用去了1/3(按质量计)，其 温度,不变，问瓶中氧气压力为多少,解：根据任意气体的状态方程,7,气体常数,kg,(2) 若用去1/3，则余下,初态时,用去1/3时,气体常数kg,8,两式相除，得,故 MPa,三. 实际气体,范得瓦尔方程式。,1由于分子本身具有一定体积， 增,为 。式中b为分子体积的函数。,三. 实际气体,9,2分子间有相互作用力。以 表示。,或,2分子间有相互作用力。以 表示。,10,波义耳马略特定律：,查理定律：,盖*吕萨克定律：,波义耳马略特定律：查理定律：盖*吕萨克定律：,11,理想气体的比热容,理想气体的比热容,12,一、比热容的定义,物体温度升高一度，所需的热量称为热容量，kJ/,比热的定义：使单位物量的物体温度变化1度所需的热量。,J/K,J/(kgK),一、比热容的定义J/KJ/(kgK),13,三种比热。,(1) 质量比热， ，kJ/(kgK)。,(2)容积比热， ，kJ/(Nm K)。,(3)摩尔比热， ，kJ/(kmolK)。,三种比热的关系,热量的计算：,气体的比热与过程有关，,定压比热，定压质量比热 ：在压力保持不变的情况下加热所需的热量；,容积比热，定容质量比热 ：在容积保持不变的情况下加热所需的热量。,三种比热。热量的计算：气体的比热与过程有关，,14,定容dv=0,定压dp=0,理想气体,二、定容比热与定压比热之间的关系,比热容比：,定容dv=0定压dp=0理想气体二、定容比热与定压比热之间的,15,理想气体的比热与温度无关，可采用下列值,单原子气体 =12.5 kJ/(kmolK) =20.8 kJ/(kmolK),双原子气体 =20.8 kJ/(kmolK) =29.1 kJ/(kmolK),三原子气体 =29.1 kJ/(kmolK) =37.4 kJ/(kmolK),理想气体的比热与温度无关，可采用下列值,16,对于理想气体,kJ/(kmolK),=1.986 kcal/kmolK,),三、应用比热计算热量,比热和温度有下列关系：,A,B,C,D,t,c,O,E,=面积ABCDA,对于理想气体三、应用比热计算热量ABCDtcOE=面积ABC,17,称为温度 与 之间的平均比热,从图中不难看到,面积ABCDA=面积OECDO面积OEBAO,线性比热：,称为温度 与 之间的平均比热,18,上式中值得注意的是，此时的温度为,例如，在0到1000的范围内，空气的定压比热和定容比热,kJ/(kgK),kJ/(kgK),上式中值得注意的是，此时的温度为 例如，在0到10,19,例：已知：V=3500Nm ，t,1,=25,，,t,2,=250,求：,q,解：空气流量为：,kg/h,(1) 如果空气的比热认为是线性的,kJ/(kgK),kJ/kg,例：已知：V=3500Nm ，t1 =25，t2=,20,空气预热器所须加给空气气流的热量是,kJ/h,(2) 如果利用附录气体比热表，查得,kJ/(kgK)；,kJ/(kgK),kJ/kg,kJ/h,(3),7 kcal/(kmolK)=74.187 kJ/(kmolK),kJ/h,空气预热器所须加给空气气流的热量是(2) 如果利用附录气体比,21,理想气体的热力学能、焓和熵,理想气体的热力学能、焓和熵,22,一、热力学能和焓,理想气体内动能和焓只是温度的函数，与比容无关,根据热力学第一定律,定容过程,定压过程,一、热力学能和焓根据热力学第一定律定容过程,23,二、状态参数熵,二、状态参数熵,24,理想气体的混合物,理想气体的混合物,25,一种单元物质称为一种组元。,混合气体中各组元的分量叫做混合气体的成分。,一、质量成分,混合气体的质量必等于各组元气体质量的总和，即,令比值,一种单元物质称为一种组元。令比值,26,代表第 i 种质量占混合气体总质量的百分数，称为“相对质量”或“质量成分”。,二、摩尔成分,混合气体各组元气体的摩尔数之总和是混合气体的总摩尔数,代表第 i 种质量占混合气体总质量的百分数,27,“摩尔成分”或“相对摩尔”,三、混合气体的平均分子量,1千摩尔混合气体的质量M称作混合气体的平均分子量或折合分量,“摩尔成分”或“相对摩尔” 三、混合气体的平均分子量,28,第三章-理想气体的性质分解课件,29,四、道尔顿分压定律,混合气体,组成气体,V T,V T,p,1,n,1,m,1,V T,p,2,n,2,m,2,V T,p,3,n,3,m,3,混合气体作为理想气体遵循理想气体状态方程,四、道尔顿分压定律混合气体组成气体V TV,30,为通用气体常数,对于每一种气体在相同体积、相同温度下也应满足理想气体状态方程,各个混合气体组元的状态方程相加得,由于混合气体,比较可得,为通用气体常数 对于每一种气体在相同体积、相同温度下,31,上式表明，理想混合气体的总压力等于各组元气体的分压力的总和。这个关系称为道尔顿分压定律。,五混合气体的平均气体常数,单位质量的混合气体常数称为混合气体的“平均气体常数”，或称为“折合气体常数”,各组元气体的状态方程为,上式表明，理想混合气体的总压力等于各组元气体的分压力,32,对各组元气体求和得,对各组元气体求和得,33,六、分容积定律,理想混合气体的每一种组元处于与混合气体相同压力和相同温度时所占有的容积称为该组元气体的分容积,，,用V,i,表示,。,混合气体,组成气体,p T,p,T,V,1,n,1,p,T,V,1,n,1,p,T,V,i,n,i,六、分容积定律混合气体组成气体p Tppp,34,参数间的关系为,混合气体也应满足状态方程,即理想气体混合物的总容积等于各组元气体的分容积之和。这个关系称为分容积定律。,参数间的关系为 混合气体也应满足状态方程 即理想气体,35,七、理想气体的比热、热力学给、焓、熵,1、比热容,质量比热,容积比热,摩尔比热,关系式：,七、理想气体的比热、热力学给、焓、熵质量比热,36,2、内能和焓,理想气体混凝土合物的内能等于各组元气体内能之和,根据焓的定义式,2、内能和焓根据焓的定义式,37,因而,3、熵,混合气体的熵也等于各组元气体熵的总和,因而 3、熵,38,