您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 建筑/环境 > 工程监理 > 第三章 理想气体性质
2020年1月28日11时11分11、理想气体(idealgas)2、实际气体(realgas)3.1理想气体状态方程式当实际气体p→0v→的极限状态时,气体为理想气体。1.分子之间没有作用力2.分子本身不占容积现实中没有理想气体2020年1月28日11时11分2当实际气体P很小,V很大,T比较高时,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。哪些气体可当作理想气体?T常温,p7MPa的双原子分子理想气体O2,N2,Air,CO,H2如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等;三原子分子(H2O,CO2)一般不能当作理想气体,特殊可以,如空调的湿空气,高温烟气的CO2。2020年1月28日11时11分3理想气体的状态方程四种形式注意:R与Rg摩尔容积Vm状态方程统一单位2020年1月28日11时11分4摩尔容积Vm阿伏伽德罗假说:相同P和T下各理想气体的摩尔容积Vm相同。在标准状况下500(1.0132510273.15)pPaTK理想气体的状态方程300000.022414/mmPVRTVmmol2020年1月28日11时11分5R与Rg的区别R——通用气体常数(摩尔气体常数,与气体种类无关)Rg——气体常数(随气体种类变化)M-----气体摩尔质量,kg/mol232311.38065810/6.022136710ARNkJKmol8.314510/()JmolK1000/()/1000gRRRRJkgKM.....气体分子量2020年1月28日11时11分6计算时注意事项:1、绝对压力2、温度单位K3、统一单位(最好均用国际单位)V:气体容积,m3;V:质量为mkg气体所占的容积。P:气体绝对压力,Pa;v:气体比容,m3/kg;T:热力学温度K;Vm:摩尔容积,m3/kmol;R:通用气体常数,J/mol·K;M:摩尔质量,kg/mol。M空气=28.9×10-3kg/mol理想气体的状态方程Rg:气体常数,J/kg·K;2020年1月28日11时11分7状态方程的应用1求平衡态下的参数2两平衡状态间参数的计算3标准状态与任意状态或密度间的换算2020年1月28日11时11分8理想气体的状态方程V=1m3的容器有N2,温度为20℃,压力表读数1000mmHg,pb=1atm,求N2质量。例3-1:解::gmkgPVmRT1000/()/1000gRRRRJkgKM51000(1)1.013101.0287602.6588.31451000293.15PVMmkgRT例3-2压气机储气箱压气压气机每分钟吸入气体:3110.2V100kPa,BC15mT,。储气箱初时:C17,50,5.9223。TkPaPmV求:?分钟后,储气箱内C50,7.033。TMPaP储气箱中最终有气体质量m3:储气箱中原有气体质量m2:每分钟送入储气箱的质量为m1:K502733T储气箱最终温度:解题思路:(kg)333RTVpm(kg)(kg/min)250pkPa初始压力:112233112233123/)//(///TpVTpTpVRTpVRTVpRTVpmmm由此得所需时间为:12例3-3试按理想气体状态方程求空气在表列温度、压力条件下的比体积v,并与实测值比较。已知:空气气体常数Rg=287.06J/(kg·K)g3287.063000.84992m/kg101325RTvp解:13相对误差=%02.084925.084925.084992.0测测vvvT/Kp/atmv/3m/kgv测/3m/kg误差(%)30010.849920.849250.02300100.0849920.084770.263001000.00849920.008450.582001000.0056660.004623.189010.254980.247582.99本例说明:低温高压时,应用理想气体假设有较大误差。2020年1月28日11时11分14在利用状态方程计算涉及体积流量和质量流量的问题时,只需将体积流量qv视为体积V,质量流量qm视为m,摩尔流量qn视为n即可,此时状态方程应为理想气体的状态方程RTqpqnvTRqpqgmv15例3-4某台压缩机输出的压缩空气,其表压力为pe=0.22MPa,温度t=156℃,这时压缩空气为每小时流出3200m3。设当地大气压pb=765mmHg,求压缩空气的质量流量qm(kg/h),以及标准状态体积流量qv0(m3/h)。16解:压缩机出口处空气的温度T=t+273=(156+273)K=429K,绝对压力该状态下体积流量qv=3200m3/h将上述各值代入以流率形式表达的理想气体状态方程式:得出摩尔流量qn(mol/h)33322000Pa3200m/h288.87610mol/h8.3145J/(molK)429KvnpqqRT60.2210765133.32322000ebPPPPaPaPaRTqpqnv17空气的相对分子质量Mr=28.97,故摩尔质量M=28.97×10-3kg/mol,空气的质量流量为标准状态体积流量为代入上式得qv0=22.41410-3m3/mol×288.876103mol/h=6474.98m3/h。3328.9710/288.87610/8367.76/mnqMqkgmolmolhkgh3022.414/mVmkmol00vmnqVq其中,摩尔容积18煤气表上读得煤气消耗量是68.37m3,使用期间煤表的平均表压力是44mmH2O,平均温度为17℃,大气平均压力为751.4mmHg,求:1)消耗多少标准m3的煤气;2)其他条件不变,煤气压力降低到30mmH2O,同样读数相当于多少标准m3煤气;3)其它同1)但平均温度为30℃,又如何?解:1)由于压力较底,故煤气可作理想气体00gg0pVpVmRTRT01001TpVpT例3-5193010013751.4133.32449.81Pa273.15K68.37m101325Pa273.1517K63.91mTpVVpT2302002(751.4133.32309.81)Pa63.81mpTpVVpT2)3)313330003(273.1530)K61.16mppTpTVVpT20§3-2理想混合气体一、考虑理想混合气体的基本原则:混合气体的组分都处理想气体状态,则混合气体也处理想气体状态;混合气体可作为某种假想气体,其质量和分子数与组分气体质量之和及分子数之和相同;即有:ggpVmRTR混混混平均气体常数即理想气体混合物可作为Rg混和M混的“某种”理想气体。gMRRM混混混平均摩尔质量330()22.410m/molMvinn混等等混混iiMnMn(reducedgasconstantofamixture)(reducedmolarmassofamixture)21二、混合气体的分压力定律和分容积定律1.分压力定律(Daltonlawofpartialpressure)nRTpVRTnVpiiRTnVp11RTnVpmmnRTnRTpViiipp分压力定律混合气体的分压力:维持混合气体的温度和容积不变时,各组成气体所具有的压力222、分容积定律(lawofpartialvolume)分容积——组分气体处在与混合气体同温同压单独占有的体积。nRTpVRTnpV11RTnpViiRTnpVmmnRTnRTVpiiiVV分体积定律三、混合气体成分2.体积分数(volumefractionofamixture)3.摩尔分数(molefractionofamixture)1.质量分数(massfractionofamixture)mmwii某组元气体的质量混合气体总质量1iwVVii某组元气体的体积混合气体总体积1innxii某组元气体的摩尔数混合气体总摩尔数1ix244.各成分之间的关系)iiax)giiiigiRMbwxxRM混混gggggggg////iiiiiiiiiiiiiiRRpVRTRmVwxmpVRTVRRRRMMxxRMM混混混混混混混300300/(0.0022414/)/(0.0022414/)iiiiimixmixmixnVmmolVxnVmmolV255.iipxp6.利用混合物成分求M混和Rg混a)已知质量分数ggiiRwR混//iiiinpVRTpxnpVRTp混gRMR混混26ggggggiiiiiiiRwxwRRxRxRR混混混混b)已知摩尔分数giiRMMxRM混混混iiiiiiiinMnnMnMMMxMnn混混混混混27由A、B两种气体组成的混合气体,若质量分数wAwB,是否一定有摩尔分数xAxB,为什么?试以H2和CO2混合物,,9.01.022COHwwggiiiRxwR混ggiiiiiwRRRxMRM混说明之。解:giiiwxMR混的大小取决于22222222ggHHgCOCOg100010004124J/(kgK)0.1189J/(kgK)0.9582.5J/(kgK)iiHCOHCORRwRwRwRRww混例3-628222222gHHHggCOCOCOg4124J/(kgK)0.10.708582.5J/(kgK)189J/(kgK)0.90.292582.5J/(kgK)RxwRRxwR混混22COHxx20.365280.33440.077280.216160.012ii19.589例3-7合成氨压缩机进口原料气组分的容积百分数为H236.5%,CO33%,CO27.7%,N221.6%,CH41.2%.试求(1)该原料气的分子量和气体常数(2)各组分的质量百分数解:(1)混合气体的分子量
本文标题:第三章 理想气体性质
链接地址:https://www.777doc.com/doc-3361809 .html