1、1.5 氣體的熱力性質(zhì) 一一. .理想氣體與實(shí)際氣體理想氣體與實(shí)際氣體 二二. .氣體狀態(tài)方程氣體狀態(tài)方程 三三. .u理想氣體指分子間沒有相互作用力、分子是不具有體積的彈性質(zhì)點(diǎn)的假想氣體u 實(shí)際氣體是真實(shí)氣體，在工程使用范圍內(nèi)離液態(tài)較近，分子間作用力及分子本身體積不可忽略，熱力性質(zhì)復(fù)雜，工程計(jì)算主要靠圖表u 理想氣體是實(shí)際氣體p0的極限情況一、理想氣體與實(shí)際氣體一、理想氣體與實(shí)際氣體熱力學(xué)中，把完全符合 及熱力學(xué)能僅為溫度的函數(shù) 的氣體，稱為理想氣體；否則稱為實(shí)際氣體。RTpv )(Tuu 理想氣體：氧氣、氫氣、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳、空氣、燃?xì)?、煙氣（在通常使用的溫度、壓力下）?shí)際氣體：

2、氨、氟里昂、蒸汽動(dòng)力裝置中的水蒸氣提出理想氣體概念的意義提出理想氣體概念的意義簡(jiǎn)化了物理模型，不僅可以定性分析氣體某些簡(jiǎn)化了物理模型，不僅可以定性分析氣體某些熱現(xiàn)象，而且可定量導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)間存在的簡(jiǎn)熱現(xiàn)象，而且可定量導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)間存在的簡(jiǎn)單函數(shù)關(guān)系單函數(shù)關(guān)系在常溫、常壓下在常溫、常壓下H2、O2、N2、CO2、CO、He及及空氣、燃?xì)?、煙氣等均可作為理想氣體處理，空氣、燃?xì)?、煙氣等均可作為理想氣體處理，誤差不超過百分之幾。因此理想氣體的提出具誤差不超過百分之幾。因此理想氣體的提出具有重要的實(shí)用意義。有重要的實(shí)用意義。二、 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程式理想氣體的狀態(tài)方程式mRTpVRTp

3、v或R為為氣體常數(shù)氣體常數(shù)（單位（單位J/kgK），與氣體所處的），與氣體所處的狀態(tài)狀態(tài)無關(guān)無關(guān)，隨氣體的，隨氣體的種類種類不同而異。不同而異。理想氣體在理想氣體在任一平衡狀態(tài)時(shí)任一平衡狀態(tài)時(shí)p、v、T之間關(guān)系的方之間關(guān)系的方程式即理想氣體狀態(tài)方程式，或稱克拉貝龍程式即理想氣體狀態(tài)方程式，或稱克拉貝龍(Clapeyron)方程。方程。)/(314. 80KmolJRTRpVmm :kmol 1TnRpVnm : kmol 1 kg : pv RTmRTpVm : kg V：nKmol氣體容積m3； V：質(zhì)量為mkg氣體所占的容積；P：絕對(duì)壓力Pa ；v：比容m3/kg； T：熱力學(xué)溫度K 狀態(tài)

4、方程VM：摩爾容積m3/kmol； RM ：通用氣體常數(shù)，J/kmolK；理想氣體比熱容1kg物質(zhì)溫度升高物質(zhì)溫度升高1K所需的熱量稱為所需的熱量稱為比比熱容：熱容：KJdTQC/單位：)/(KkgJdTqc單位：一、比熱容的定義與單位一、比熱容的定義與單位 物體溫度升高物體溫度升高1K所需的熱量稱為所需的熱量稱為熱容熱容：實(shí)際氣體狀態(tài)方程一、范德瓦爾方程（1873年）范德瓦爾考慮到兩點(diǎn)：1.氣體分子有一定的體積，所以分子可自由活動(dòng)的空間為（v-b)2.氣體分子間的引力作用，氣體對(duì)容器壁面所施加的壓力要比理想氣體的小，用內(nèi)壓修正壓力項(xiàng)。理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差iggvvpTRvTRp

5、vZ/目的：目的：揭示過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律，以及熱揭示過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律，以及熱能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換情況，進(jìn)而找出影響它們轉(zhuǎn)能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換情況，進(jìn)而找出影響它們轉(zhuǎn)換的主要因素。換的主要因素。對(duì)象：討論理想氣體的可逆過程研究熱力過程的方法及具體步驟：研究熱力過程的方法及具體步驟：1. 過程方程 ,一般寫成 的形式。 2. 利用狀態(tài)方程和過程方程推出初、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系式3. 在p-v圖和T-s圖上表示出該過程曲線。4. 該過程熱力學(xué)能、焓、熵的變化以及功和熱量。)(vfp Constpvn)(12ttcuv)(12ttchp121212lnlnvvRTTcssv21p

6、dvw21vdpwt21pdvuq21vdphq定容過程定容過程1過程方程常數(shù)v2初、終狀態(tài)參數(shù)關(guān)系3p-v圖及T-s圖1212TTppRTpv21vv pv122Ts212vvCTsT)(曲線斜率定壓過程定壓過程1過程方程常數(shù)p2初、終狀態(tài)參數(shù)關(guān)系3p-v圖及T-s圖1212TTvvRTpv21pp pvTs212ppCTsT)(曲線斜率122vpcc pvcTcT在T-s圖上，同一溫度下定容線比定壓線的斜率大121212lnlnppRTTcssp定溫過程定溫過程1過程方程常數(shù)常數(shù)， Tpv2初、終狀態(tài)參數(shù)關(guān)系2112ppvvRTpv21TT 3p-v圖及T-s圖pv122654312234

7、Ts曲線斜率vpvpT)(絕熱過程絕熱過程1過程方程常數(shù)kpvvpcck絕熱指數(shù)，其數(shù)值隨氣體的種類和溫度而變vpcc 1k對(duì)于空氣和燃?xì)猓? . 1k2初、終狀態(tài)參數(shù)關(guān)系kvvpp)(2112常數(shù)kpvRTpv12112)(kvvTTkkppTT11212)(1. 1. 過程方程：過程方程：kn、10分別為定容、定壓、定溫、絕熱過程Constpvnn稱為多變指數(shù)2. 2. 初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系：初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系：nvvpp)(211212112)(nvvTTnnppTT11212)(pvTsnn+ - + - - + + - n=0n=0n=0n=0n= 1n= 1n= 1n= 1n

8、= kn= kn= kn= knnnnConstpvn三條分界線：定容線：右側(cè)，體積功為正； 左側(cè)，體積功為負(fù)。定溫線：上方，溫度增加； 下方，溫度降低。絕熱線：右側(cè)，吸熱； 左側(cè)，放熱 。npvnnn+ - + - n= 1n= kn=0n=0n= 1n= kTsnnn= kn= kn= 1n= 1n=0n=0- + + - 已知某一膨脹過程的n值為1n0，u0 ( p、v、T、u、s、h、q、w、wt 之間的相互換算之間的相互換算 )P-V圖、圖、T-S圖圖npvnnn+ - + - n= 1n= kn=0n=0n= 1n= kTsnnn= kn= kn= 1n= 1n=0n=0- + +

9、 - dtcduvdtcdhp121212lnlnvvRTTcssv常數(shù)v常數(shù)p常數(shù)常數(shù)， Tpv常數(shù)kpvConstpvnRTpv 21pdvuq21vdphq21pdvw21vdpwt例例5-55-5：汽缸與活塞間封閉有1kg空氣，經(jīng)歷一多變壓縮過程，消耗壓縮功300kJ，氣體的比體積縮小為原來的1/7.5，壓力增加到原來的9.3倍。已知該氣體的k=1.4和Cv=0.716kJ/(kgK)。試按定比熱容計(jì)算過程的多變指數(shù)、氣體被壓縮的終溫、氣體熱力學(xué)能和熵的變化量，以及過程中氣體與外界交換的熱量。解：解：1.計(jì)算多變指數(shù)nvvpp)(21122112lnlnvvnpp107. 15 . 7ln3 . 9ln)ln()ln(2112vvppn2.計(jì)算終溫RTpv24. 15 . 73 . 9112212vpvpTT1224. 1TT 11112172. 0)24. 1 (716. 0)(TTTTTcuv300172. 01Twuq11112471. 0)24. 1 (716. 01107. 14 . 1107. 1)(1TTTTTcnknqv11471. 0300172. 0TTKT56.4661KT5