第三章純流體的熱力學(xué)性質(zhì)第1頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月單位物質(zhì)量、定組成、均相非流動(dòng)流體熱力學(xué)基本關(guān)系式為：3.1熱力學(xué)關(guān)系式第2頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)偏微分原理，當(dāng)F為x、y的連續(xù)函數(shù)時(shí)，F(xiàn)的全微分為：當(dāng)F、x、y均是狀態(tài)函數(shù)時(shí)，必然存在倒易關(guān)系：第3頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)該關(guān)系可以得到著名的麥克斯韋（Maxwell）關(guān)系式：第4頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

該關(guān)系式可以將不能直接測量的熱力學(xué)性質(zhì)表示為可以直接測量的P、T、V的函數(shù)，從而利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算所需熱力學(xué)性質(zhì)。備注：1、Maxwell關(guān)系式中只出現(xiàn)P、T、V、S四個(gè)變量。

2、關(guān)系式左邊的分子項(xiàng)在右邊中必然被未出現(xiàn)的變量多代替，而左右式的分母和下標(biāo)剛好易號。

3、若均是同類型的（指強(qiáng)度性質(zhì)與容積性質(zhì)之分）的變量相比，關(guān)系式?jīng)]有負(fù)號，若不是同類型的變量相比，則有負(fù)號。

第5頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2焓和熵的計(jì)算式第6頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

令H=H（T，P）S=（T，P）則，其全微分形式為：則焓和熵的計(jì)算式可簡化為：上式是組成恒定、均相流體的焓和熵與溫度和壓力的關(guān)系式。第7頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月對理想氣體有：第8頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3剩余性質(zhì)表示了G是T、P的函數(shù)，而T、P是可以直接測量和控制的，G是非常重要的熱力學(xué)性質(zhì)。G=G（T，P）對其求導(dǎo)：1、自由焓可以作為母函數(shù)——推導(dǎo)第9頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月由全微分形式：對比(1)和(2)式可得到：第10頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月無法直接測量，因此引入一個(gè)相關(guān)的性質(zhì)，即剩余自由焓GR。

是溫度和壓力的函數(shù)，只要通過簡單的求導(dǎo)就可以獲得和，其它性質(zhì)可通過定義式來求得：第11頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月令G、G*：在相同的溫度和壓力下真實(shí)氣體和理想氣體的自由焓.2、剩余性質(zhì)的引入

概念：在相同的溫度和壓力下，真實(shí)氣體的性質(zhì)和理想氣體性質(zhì)的差額。第12頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月對理想氣體:3、（恒溫下）剩余性質(zhì)的計(jì)算第13頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月由前面推導(dǎo)的：第15頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）可直接由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)PVT根據(jù)壓縮因子關(guān)系式求得和數(shù)值積分或圖解積分求得。的計(jì)算：備注：（2）可采用適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)方程通過解析法求解。第16頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4用剩余性質(zhì)計(jì)算氣體熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)鍵是理想氣體的性質(zhì)計(jì)算：一、真實(shí)氣體的焓和熵第17頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二、用普遍化關(guān)聯(lián)式計(jì)算剩余性質(zhì)普遍化壓縮因子圖（三參數(shù)）法第20頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)壓縮因子與對比溫度和壓力關(guān)系即可獲得相應(yīng)的剩余性質(zhì)的普遍化關(guān)聯(lián)圖3-1—3-8。第23頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-1普遍化關(guān)聯(lián)（Pr＜1）第24頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-2普遍化關(guān)聯(lián)（Pr＞1）第25頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-3普遍化關(guān)聯(lián)（Pr＜1）第26頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-4普遍化關(guān)聯(lián)（Pr＞1）第27頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-5普遍化關(guān)聯(lián)（Pr＜1）第28頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-6普遍化關(guān)聯(lián)（Pr＞1）第29頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-7普遍化關(guān)聯(lián)（Pr＜1）第30頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-8普遍化關(guān)聯(lián)（Pr＞1）第31頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）維里方程式三、用狀態(tài)方程計(jì)算剩余性質(zhì)第32頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月由于B0和B1只是溫度的函數(shù)，故在恒溫下積分得：第34頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）立方型狀態(tài)方程式第36頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月立方型狀態(tài)方程式通式第37頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月真實(shí)T1、P1H1、S1真實(shí)T2、P2H2、S2122*1*理想T1、P1H1*、S1*理想T2、P2H2*、S2*利用剩余焓和剩余熵普遍化關(guān)聯(lián)及理想氣體的熱容，即可計(jì)算任意溫度下的焓和熵，并可計(jì)算出任意兩狀態(tài)間的熱力學(xué)性質(zhì)變化。第39頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月例3-1：試求在200℃

、7MPa下1-丁烯蒸汽的V、H和S。假1-丁烯飽和液體在0℃時(shí)H和S值為零，已知TC=419.6K，PC=4.02MPa、ω=0.187，正常沸點(diǎn)Tn=267K，解：（1）求V：由三參數(shù)壓縮因子圖查得：Z0=0.476Z1=0.135第41頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）求H、S：分析：初態(tài)為0℃的飽和液體：H0=0、S0=0；終態(tài)為473.15K、7MPa的蒸汽，故可通過間接關(guān)系求取末態(tài)H和S值?？煞譃橐韵滤膫€(gè)步驟進(jìn)行：a)在T1、P1下汽化；b)在T1、P1下轉(zhuǎn)化為理想氣體；c)T1、P1的理想氣體轉(zhuǎn)化為T2、P2的理想氣體；d)T2、P2的理想氣體轉(zhuǎn)化為T2、P2的真實(shí)氣體。第42頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月飽和液體（參考態(tài)0）0℃

、0.127MPabacd飽和蒸汽（1）0℃

、0.127MPa理想（1）0

℃

、0.127MPa理想（2）200℃

、7MPa真實(shí)氣體終態(tài)（2）200℃

、7MPa第43頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月a）求將上面數(shù)據(jù)代入公式即可求得方程參數(shù)：A=7.83B=2702即可求得0℃的飽和蒸汽壓：正常沸點(diǎn)臨界點(diǎn)Ⅰ、由安托尼公式計(jì)算飽和蒸汽壓：第44頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月Ⅱ、汽化潛熱計(jì)算Reidel公式：由Watson公式：在273.15K下Tr=273.15/419.6=0.651第45頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月b）求采用普遍化維里系數(shù)法：第46頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月c）求第48頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023