第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)Propertiesofgasandvapor3-1理想氣體3-2理想氣體的比熱容3-3理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵3-4飽和狀態(tài)、飽和溫度和飽和壓力3-5水的定壓加熱汽化過程3-6水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)3-7水蒸氣圖表和圖13-1理想氣體分子為不占體積的彈性質(zhì)點除碰撞外分子間無作用力理想氣體是實際氣體在低壓高溫時的抽象。一、理想氣體(perfectgasoridealgas)的基本假設(shè)Pam3kg氣體常數(shù),單位為J/(kg·K)KR=MRg=8.3145J/(mol·K)二、理想氣體的狀態(tài)方程(ideal-gasequation)2考察按理想氣體狀態(tài)方程求得的空氣在表列溫度、壓力條件下的比體積v，并與實測值比較?？諝鈿怏w常數(shù)Rg=287.06J/(kg·K)計算依據(jù)相對誤差=33–2理想氣體的比熱容一、比熱容(specificheat)定義和分類定義：c與過程有關(guān)c是溫度的函數(shù)分類：按物量質(zhì)量熱容（比熱容）cJ/(kg·K)(specificheatcapacityperunitofmass)體積熱容C'J/（Nm3·K）(volumetricspecificheatcapacity)摩爾熱容CmJ/（mol·K）(molespecificheatcapacity)注：Nm3為非法定表示法，標(biāo)準(zhǔn)表示法為“標(biāo)準(zhǔn)m3”。5按過程質(zhì)量定壓熱容（比定壓熱容）(constantpressurespecificheatcapacityperunitofmass)質(zhì)量定容熱容（比定容熱容）(constantvolumespecificheatcapacityperunitofmass)及二、理想氣體比定壓熱容，比定容熱容和邁耶公式1.比熱容一般表達式62.cV定容過程dv=0若為理想氣體溫度的函數(shù)代入式（A）得比熱容的一般表達式74.cp-cV邁耶公式（Mayer’sformula）5.討論1)cp與cV均為溫度函數(shù),但cp–cV恒為常數(shù)：Rg92)(理想氣體)cp恒大于cV物理解釋:10定容0定壓b與c溫度相同，均為(T+1)K而11三、利用比熱容計算熱量原理:

對cn作不同的技術(shù)處理可得精度不同的熱量計算方法:真實比熱容積分利用平均比熱表利用平均比熱直線定值比熱容131.利用真實比熱容(truespecificheatcapacity)積分2.利用平均比熱容表(meanspecificheatcapacity)T1,T2均為變量,制表太繁復(fù)=面積amoda-面積bnodb附表414而由此可制作出平均比熱容表附表5153.平均比熱直線式

令cn=a+bt,則即為區(qū)間的平均比熱直線式

1)t的系數(shù)已除過22)t需用t1+t2代入注意:附表6174.定值比熱容(invariablespecificheatcapacity)

據(jù)氣體分子運動理論，可導(dǎo)出多原子誤差更大18單原子氣體

i=3雙原子氣體

i=5多原子氣體

i=619三、理想氣體的熵(entropy)1.定義2.理想氣體的熵是狀態(tài)參數(shù)21定比熱223.零點規(guī)定:通常取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的熵為零4.理想氣體變比熱熵差計算令則制成表則附表7例A9101331例A4111551例A411155223二、飽和狀態(tài)(Saturatedstate)

當(dāng)汽化速度=液化速度時，系統(tǒng)處于動態(tài)平衡，宏觀上氣、液兩相保持一定的相對數(shù)量—飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)的溫度—飽和溫度，ts(Ts)(Saturatedtemperature)

飽和狀態(tài)的壓力—飽和壓力，ps（Saturatedpressure）

加熱，使溫度升高如t'，保持定值，系統(tǒng)建立新的動態(tài)平衡。與之對應(yīng)，p變成ps'。所以一一對應(yīng)，只有一個獨立變量，即如25t/℃02050100120150p/MPa0.00061120.00233850.01234460.10133250.1984830.4757126四、飽和狀態(tài)壓力和溫度的關(guān)系1.吉布斯相律對于多元（如k個組元）多相（如f個相）元化學(xué)反應(yīng)的熱力系，其獨立參數(shù)，即自由度n=k–f+2例：水在液相（或固相、氣相）k=1，F(xiàn)=1，故n=1-1+2，此時壓力，溫度均可獨立變化。水在汽液共存時k=1，f=2，故n=1，此時壓力和溫度中僅有一個可自由變化。三相點：k=1，f=3故n=0

水的三相點(triplepint)：?292.克拉貝隆方程分別為汽化潛熱(heatofvaporization)、熔解熱(heatoffusion)和升華熱(heatofsublimation)。分析：1）因γ、λ、σ為“+”；T為“+”；故相平衡線斜率正負由體積差決定；2）三相點處不光滑。303–5水定壓加熱汽化過程t<tst=tst=tst=tst>tsv<v’v=v’v=v’’v’<v<v’’v>v’’未飽和水飽和水飽和濕蒸汽飽和干蒸汽過熱蒸汽h<h’h=h’h=h’’h’<h<h’’h>h’’s<s’s=s’s=s’’s’<s<s’’s>s’’水預(yù)熱汽化過熱31二、水定壓加熱汽化過程的p-v圖及T-s圖一點臨界點Criticalpoint兩線上界限線下界限線三區(qū)液汽液共存汽五態(tài)未飽和水飽和水濕蒸汽干飽和蒸汽過熱蒸汽32各種工質(zhì)均具有類似水的性質(zhì)333–7水蒸氣表和圖狀態(tài)公理：簡單可壓縮系統(tǒng)，兩個獨立變量未飽和水及過熱蒸汽，一般已知p、T即可飽和水和干飽和蒸汽，只需確定p或T濕飽和蒸汽，p和T不獨立，汽液兩相34水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則1、未飽和水及過熱蒸汽確定任意兩個獨立參數(shù)，如：p、T2、飽和水和干飽和蒸汽確定p或T3、濕飽和蒸汽除p或T外，其它參數(shù)與兩相比例有關(guān)35兩相比例由干度x確定定義干飽和蒸汽飽和水對干度x的說明：x=0飽和水x=1干飽和蒸汽0≤x≤1在過冷水和過熱蒸汽區(qū)域，x無意義36濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定如果有1kg濕蒸氣，干度為x,即有xkg飽和蒸汽，(1-x)kg飽和水。已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度xh,v,s37水和水蒸氣表兩類2、未飽和水和過熱蒸汽表1、飽和水和干飽和蒸汽表38飽和水和飽和水蒸氣表（按溫度排列）飽和水和飽和水蒸氣表（按壓強排列）39飽和參數(shù)未飽和水和過熱蒸汽表（節(jié)錄）40表的出處和零點的規(guī)定原則上可任取零點，國際上統(tǒng)一規(guī)定。但原則上不為0，對水：

表依據(jù)1963年第六屆國際水和水蒸氣會議發(fā)表的國際骨架表編制，盡管IFC（國際公式化委員會）1967和1997年先后發(fā)表了分段擬合的水和水蒸氣熱力性質(zhì)公式，但工程上還主要依靠圖表。焓、內(nèi)能、熵零點的規(guī)定：水的三相點41查表舉例（1）查表時先要確定在五態(tài)中的哪一態(tài)。例.1已知：p=1MPa,試確定t=100℃,200℃各處于哪個狀態(tài)？ts(p)=179.88℃t=