理想气体性质

理想气体性质如何理解题意1。一般默认为理想气体2。快过程绝热、非平衡3。慢过程平衡、可逆4。导热好，热阻小等温6。动势能一般不计5。刚性壁无容积功8。最大最小功、最高温度、最高压力可逆9。利用外参数算功7。有质量活塞的平衡考虑惯性力第三章气体和蒸汽性质,uuTvq21uuw热力性质（工质能量转换特性）＞状态函数过程中有相变物质的p-v-T关系固-液临界点液-气气固-气固液,ppTvp三相线vT等压线等温线水H2O二氧化碳CO2实际气体离液态较近时称蒸气,否则称气体内参数和物种有关§3-1概述如何求p=p(T,v)?uhpv如何求u、h、s?hupvddpThhdhTpTpddppcTTpTvv,hhpTP221定压比热pThTpTvvpphcT§3-1概述dd00TppTppcTTpTvv00()ppccT,ppTv状态方程理想气体比热可取零Tv012M3p=常数（足够小）d00hhhh原来只需量测p、v、T和cp0就能确定状态函数！第三章气体和蒸汽性质§3-1概述§3-2比热和熵的定义§3-3理想气体模型§3-4理想气体的状态参数计算§3-5相平衡与相变§3-6水的p-v-T关系§3-7水的状态参数计算Tv012M3理想气体比热是过程量比热的古典定义热容定义（广延量）：物体升高单位温度所需热量比热(容):麽尔热容:J/(kg·K)J/（mol·K）dQCTCqcmTdmCCnmCMcmMn麽尔数定容过程--定容比热VVqcdT定压过程--定压比热ppqcdTspecificheat比热的热力学定义（现代）可逆定容定压比热dVVqcT定容比热,uuTv,VVVuccTTv,hhpT,ppphccTpT状态量ddducTuvvvddqupv可逆定压dppqcTdddhcThpppddqhpv可测量两种比热的关系(见P224)2pVpTpccTTvv0TpvpVcc如何量测比热？1克纯水在标准气压下把温度升高1摄氏度所需要的热量1卡cal1g.KHc水气gTTHTTq()()ggHHqcTTcTTgc熵entropy1850克劳修斯（Clausius德国)证明了状态参数熵δ0reqTv可逆过程4版第五章,sspTdδreqsTvJ/(kgK)ddd(,)000sTpppcsssTpTTvP220比熵取零12pTT12TTp可逆传热不可逆传热不可逆作功可逆过程定义的熵可用于不可逆过程的计算12pTT12hq12hq12hwasbscsd12assT1212reaqTvcababc定压过程温熵图(示热图)sT1s1T12s2T2221211qqTsdqsTd可逆过程=面积12s2s10吸热112122qqTsd0放热什么是理想气体？宏观:满足gpVmRTideal-gasequationofstate（Clapeyron）分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力微观:§3-3理想气体模型实际为近似满足满足方程的建立(宏观)1662年波义耳(Boyle)英国1676年马略特(Mariotte)法国pVCT1802年盖.吕萨克(Gay.Lussac)法国VCpT121834年克拉贝隆(émileClapeyron)法国标准状态000pTV取000VCpT0VCpT340pVCT和由214000pVpVTT由535气体摩尔数摩尔质量气体常数由阿佛加德罗定律000000mpVpVpVnTTTpVnRTnmMngRRM05001.013251022.48.3145/()273.15mpVRJmolKT气体常数RpVMnTMgpVmRT气体通用常数1857年克劳修斯（Clausius)德国由理想气体的微观定义得单位体积分子数222323mcpNNBT3,2Bkk222323mcpNNBTNkTvvvv波耳茨曼常数,ggpRTRNk其中vvgpVmRTVmv22mcBT状态方程式的建立(微观)方程汇总mpVRTgpRTvgpVmRTpVnRT23100225.6摩尔（mol）物质中包含的基本单元数与0.012千克碳12的原子数目相等时物质的量为1摩尔，基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的特定组合。热力学中的基本单元指分子，1摩尔气体含有的分子数，为个23100225.6摩尔质量M实验表明，任何物质个分子的质量(摩尔质量)，以克为单位时，恰等于其分子量。实验表明阿佛加德罗定律同温、同压下，各种气体的摩尔容积都相同。标准状态下各种气体的千摩尔容积都为22.4立方米。同温度、同压力下，同体积的各种气体具有相同的分子数。Tv理想气体误差小于0.8%等压线水H2O/2/3pTBN什么情况下实际气体可模化为理想气体理想气体实质上是实际气体在压力趋近于零，或比体积近于无穷大的极限。实际气体在压力不太高,温度不太低可视为理想气体。如:氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、上述气体混合物以及燃气、烟气.实际气体离液态较近时称蒸气,通常不能视为理想气体.如:水蒸气氨蒸气、氟里昂蒸气什么情况下实际气体可模化为理想气体与临界压力和温度相比理想气体内能与焓的特性焦耳真空膨胀实验1834气体真空水新平衡态①初态②终态透热璧21quu取气体为系统由①12TT0q21uu12pp12vvuuT由P194页,uuTv0gTgRTupTpTpTTRTpppvvvvuuT分子间无作用力v的变化不影响内能理想气体内能与焓特性理想气体比热,pmCRT单原子气体由实验和统计论确定uuThhTghupuRTv=()VucTTdddd()phcTT迈耶公式实际气体(见P199)定容比热和定压比热的关系ghupuRTv=ghuRTTddddpVccpVgcTcTRgpRTv2pVpTpccTTvvpVgccR比热比空气的变化慢于pVcc1.4pVccg()pVfTccRgg111pVcRcR定容比热和定压比热的关系(specificheatratio;ratioofspecificheatcapacity)sT12uuud21uud21uuTTddvv21TVTucTTd1T2T等内能线理想气体一切同温限之间过程的Δu相同().uTconst理想气体热力学能差，定容传热计算公式0VucT21TVVTcTqdVVqcTdsT12hhhd21hhd21hhTTddvv21TpThcTTd1T2T等焓线理想气体一切同温限之间过程的Δh相同().hTconst0phcTppqcTd21TppTcTqd理想气体焓差，定压传热计算公式sT12sssd1T2T理想气体s(T,p)理想气体熵差的计算公式222111δqhsspTTTdddv21pgTpRTpcdd2211pgcTpsRTpdn2211VgTsRTcdnvvgRTpvddδqupv不可逆ddδqhpv理想气体热力能差、焓差、熵差的计算方法212211TpgTcTpssTRTpdn2121TpThhcTTd2121TVTuucTTd近似积分法精确积分法定值积分法直线近似法理论值中点值平均值解析积分法、积分函数法、积分中值法定值积分法21TpThcTTd理论值（定值比热容法）中点值平均值cpT1T2T,22()mpmHCTT,21()pThcTT,22()pchcTT由气体分子运动理论单原子i=3双原子i=5多原子i=6,120.5()pTpccTT,120.5()pcppccc附表3,m/pCM,pTc,pcc,m2(2piCRi自由度）直线近似法(平均比热直线式)cpt1t2tpcabt2121()2batttt21tptcabt2121tptctt/2bb12tttab附表6解析积分法21TpThcTTd01...pcTccT附表42211()ttptthctabttdd积分函数法(热力性质表法)任取基准点00TThThThd0T0K（这里取令00hK00TTphThTTdcd附表7221100TTpppTThcTcTcTddd2100TTppcTcTdd21hThT若00oTC00273.15ooghCuCR0273.15gR?积分中值法(平均比热容表法)cd0tphtxx21212100ttpphthtctct积分中值定理d0tppctcxx0td00ttpppcxxhtcctt附表52121002121ttppctcttttt2121TpTctt2121210021tttppptctctctt附表5y曲线积分与路径无关问题x12ab四个等价命题2211duuu12w=势函数WPdxQdy1212abWW①②0W③QPxyduPdxQdy,uuxy④du物质的临界点热量卡的不同定义营养学用的“15度卡路里”：将1克水在1大气压下由摄氏14.5度提升到15.5度所需的热量，约等于4.1855焦耳。“4度卡里路”：将1克水在1大气压下由摄氏3.5度提升到4.5度所需的热量。“平均卡路里”：将1克水在1大气压下由摄氏0度提升到100度所需的每度热量平均数，约等于4.190焦耳。InternationalSteamTable的卡路里，相约4.1868焦耳。热力学和化学使用的“热化学卡路里”，相约4.184焦耳。作业•习题3－1，3－6，3－9，3－16•思考题3－3，3－4,3－5,3－7,3－8,3－11