理想氣體的概念理想氣體的概念

我們都知道工程熱力學(xué)是研究熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門學(xué)科，熱力設(shè)備中能量的傳遞和轉(zhuǎn)換要通過工質(zhì)的狀態(tài)變化才能實(shí)現(xiàn)，因此，在研究熱功轉(zhuǎn)換時(shí)，工質(zhì)的性質(zhì)對(duì)熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換有較大的影響，必須熟悉常用工質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)和基本的熱力過程。熱機(jī)中使用的工質(zhì)常是氣體物質(zhì)。實(shí)際氣體01理想氣體02目

錄Content實(shí)際氣體01理想氣體的概念

實(shí)際氣體：就是我們看到的實(shí)際存在的氣體。有相互作用力有體積的實(shí)際氣體

我們熱力學(xué)中所見的實(shí)際氣體，通常氣體的比體積不是很大，氣體分子間距就比較小，在工程計(jì)算中必須考慮分子本身體積及分子間相互作用力，因此實(shí)際氣體的性質(zhì)是比較復(fù)雜的。理想氣體02理想氣體的概念

理想氣體：

是對(duì)實(shí)際氣體進(jìn)行兩點(diǎn)簡(jiǎn)化理想氣體

一是、把氣體分子視為是一些彈性的、不占體積的質(zhì)點(diǎn)。二是、忽略分子之間的作用力，認(rèn)為分子之間不存在相互作用力。理想氣體的概念當(dāng)實(shí)際氣體的溫度較高、壓力較低時(shí)，氣體的比體積比較大，這時(shí)就可以忽略分子本身體積及分子之間的相互作用力，作為理想氣體來處理。理想氣體的概念固態(tài)分子間距小分子間作用力大液態(tài)居中，因此當(dāng)氣體離液態(tài)區(qū)越遠(yuǎn)，分子間距越大分子間作用力越小，就可以看做理想氣體。我們知道物質(zhì)有三態(tài)氣態(tài)分子間距大分子間作用力小理想氣體的概念例如，工程中所常用的氣體、、、、等，以及由這些氣體所組成的空氣及煙氣，在通常的壓力和溫度下，離液態(tài)區(qū)較遠(yuǎn)，均可視為理想氣體。

但對(duì)于鍋爐中所產(chǎn)生的水蒸氣或很多制冷劑的蒸氣，由于離液態(tài)較近，一般不能作為理想氣體來處理。必須特別指出，煙氣和大氣中所含有的水蒸氣，由于其含量很少，比體積很大，離液態(tài)較遠(yuǎn)，在此情況下，仍可作為理想氣體來研究。理想氣體的概念有火力發(fā)電廠中的水蒸氣，當(dāng)過熱度比較高時(shí)其性質(zhì)也接近于理想氣體，這點(diǎn)我們?cè)诤竺娼榻B水蒸氣性質(zhì)時(shí)會(huì)有認(rèn)識(shí)的，可見理想氣體與實(shí)際氣體沒有明顯界限，在什么情況下應(yīng)視為何種氣體，要根據(jù)工程計(jì)算所允許的誤差范圍而定。理想氣體的概念1、

為什么引入理想氣體？

氣體分子占據(jù)一定體積，氣體分子之間有相互作用力的，導(dǎo)致實(shí)際氣體的性質(zhì)是比較復(fù)雜的。引入理想氣體的概念后，氣體分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律大為簡(jiǎn)化，各狀態(tài)參數(shù)之間可以得出簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系式，大大簡(jiǎn)化了分析計(jì)算。理想氣體的概念2、

如何判斷偏離液態(tài)的程度？

理想氣體與實(shí)際氣體沒有明顯界限，在什么情況下應(yīng)視為何種氣體，要根據(jù)工程計(jì)算所允許的誤差范圍而定。理想氣體狀態(tài)方程式相關(guān)幾個(gè)概念01理想氣體的狀態(tài)方程式02氣體常數(shù)和普適氣體常數(shù)03目

錄Content相關(guān)幾個(gè)概念01理想氣體狀態(tài)方程式

物質(zhì)的量可以表示物質(zhì)數(shù)量的多少，它是國際單位制中7個(gè)基本物理量(長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、電流強(qiáng)度、發(fā)光強(qiáng)度、溫度、物質(zhì)的量)之一。

物質(zhì)的量1

物質(zhì)中所包含的基本單元數(shù)(如：分子，原子等)與0.012kg碳12的原子數(shù)目(6.0225×1023)相等時(shí)物質(zhì)的量即為1摩爾，其符號(hào)為n，在熱力學(xué)中多用千摩爾表示。理想氣體狀態(tài)方程式

千摩爾質(zhì)量是1kmol物質(zhì)具有的質(zhì)量，其符號(hào)為M，單位為kg/kmol

千摩爾質(zhì)量不因物質(zhì)的狀態(tài)而改變，只因物質(zhì)種類而不同，對(duì)于確定的物質(zhì)來說是一常數(shù)，數(shù)值上等于物質(zhì)的分子量。

如：O2的千摩爾質(zhì)量為32kg/kmol；N2的千摩爾質(zhì)量為28.02kg/kmol；空氣的千摩爾質(zhì)量為28.97kg/kmol。千摩爾質(zhì)量2理想氣體狀態(tài)方程式

千摩爾體積是1kmol氣體所能占據(jù)的容積，其符號(hào)為Vm，單位m3/kmol，它因氣體的壓力和溫度的不同而不同。

Vm表示千摩爾體積，注腳“0”指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。千摩爾質(zhì)量與千摩爾體積之間的關(guān)系式為式中，v表示比體積，m3/kg。千摩爾體積與體積之間的關(guān)系式為式中，V表示體積，m3。千摩爾體積3

阿佛加德羅定律指出：在同溫同壓下，相同摩爾數(shù)的任何氣體所占的容積都相同。故在在同溫同壓下，所有氣體的千摩爾體積都相同。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(壓力為1atm，溫度為0℃)

02理想氣體狀態(tài)方程式02理想氣體狀態(tài)方程式

狀態(tài)方程式我們不再推導(dǎo)，我們只介紹方程式的形式，狀態(tài)方程式根據(jù)氣體的數(shù)量的表示方法不同，有兩種方式。1.用千摩爾數(shù)表示的狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式質(zhì)量單位J/(kg·K)，氣體常數(shù)，其值與狀態(tài)無關(guān)，僅隨氣體的種類而異對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)：2.用質(zhì)量表示的狀態(tài)方程式

以上四個(gè)關(guān)系式我們都稱作理想氣體的狀態(tài)方程式，在使用時(shí)我們根據(jù)給定的物質(zhì)數(shù)量的單位，可以選用不同的式子，在工程中我們更多使用的是用質(zhì)量表示的這兩個(gè)式子。理想氣體狀態(tài)方程式

狀態(tài)方程式是反映三個(gè)基本狀態(tài)之間關(guān)系的，通過這個(gè)兩個(gè)方程式可以知道，我們知道其中的兩個(gè)參數(shù)，就可以確定第三個(gè)狀態(tài)參數(shù)。在工程上我們經(jīng)常涉及到工質(zhì)流過熱力設(shè)備，我們知道的不是質(zhì)量，而是質(zhì)量流量，因此對(duì)于流動(dòng)的氣體，則得式中，qv為體積流量，m3/s；qm為質(zhì)量流量，kg/s。氣體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，各流通截面上的質(zhì)量流量qm相同。理想氣體狀態(tài)方程式0302氣體常數(shù)和普適氣體常數(shù)03理想氣體狀態(tài)方程式普適氣體常數(shù)，其值8314.3J/(kmol·K)J/(kg·K)，氣體常數(shù)，其值與狀態(tài)無關(guān)，僅隨氣體的種類而異

在用物質(zhì)的量表示的方程式中的R叫做通用氣體常數(shù)，對(duì)于任何理想氣體，無論在什么狀態(tài)下，通用氣體常數(shù)R的值都為一定值，單位為J/（kmol·K）。方程式中的Rg叫做通用氣體常數(shù)，其單位為J/（kg·K）或kJ/（kg·K）,對(duì)于同一種氣體，不論在什么狀態(tài)下，Rg的數(shù)值恒為常量，但其值隨氣體的種類而異。常用氣體的Rg值可從氣體的熱力性質(zhì)表中查得。理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體的比熱容比熱容的概念和分類01比熱容與過程的關(guān)系02目

錄Content比熱容的概念和分類01一定量的氣體溫度變化1℃所需要的熱量，就叫做該氣體的“熱容”理想氣的比熱容注意!體積熱容的體積是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。

質(zhì)量熱容1kg物質(zhì)溫度變化1K所需的熱量cJ/(kgK)

容積熱容1m3物質(zhì)溫度變化1K所需的熱量J/(m3K)

摩爾熱容1Kmol物質(zhì)溫度變化1K所需的熱量cM

J/(molK)名稱定義單位符號(hào)單位物量氣體溫度變化1℃所需要的熱量叫“比熱容”

三種比熱容之間的關(guān)系為02比熱容與過程的關(guān)系02

熱工設(shè)備中，氣體往往是在壓力不變或體積不變的條件下吸熱或放熱，因此定壓過程和定體積過程的比熱容最常用，它們分別叫做“定壓比熱容”和“定體積比熱容”，通常都用下標(biāo)“p”和“v”表示。理想氣體的比熱容比定容熱容cv比定壓熱容cp質(zhì)量摩爾體積加熱過程的不同，比熱容可以分為比定壓熱容和比定體積熱容01理想氣體的比熱容

由于氣體吸熱膨脹，其cp>cv

；對(duì)于液態(tài)，其體積受壓力變化的影響不大，故不區(qū)分定壓熱容和定容熱容。qv定容qp定壓比定壓熱容和比定容熱容的關(guān)系02

我們用圖示的兩個(gè)加熱過程來分析，兩容器的初始狀態(tài)都一樣，左邊發(fā)生定容吸熱溫升1℃，熱量為qv，左邊發(fā)生定壓吸熱溫升1℃，熱量為qp，我們知道，氣體在定壓下吸熱時(shí)，在溫度升高的同時(shí)，體積還要膨脹，因此還要克服外界抵抗力而膨脹作功，所以同樣升高1℃，比定體積吸熱時(shí)所需要的熱量更多。比定壓熱容和比定容熱容的關(guān)系理想氣體的比熱容

只適用于理想氣體，叫做“邁耶公式”。表明在相同溫度下任意氣體的cp總是大于cv，其差值恒等于氣體常數(shù)。02理想氣體的比熱容比熱比（絕熱指數(shù)）

對(duì)于理想氣體，

僅與氣體的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，單原子氣體

＝1.67，雙原子氣體

＝1.4，多原子氣體

＝1.3。例如O2，N2是雙原子氣體，

＝1.4；CO2的

＝1.3；主要由O2、N2組成的空氣

＝1.4。在工程熱力學(xué)中，除了用到cp與cv之差的關(guān)系外，還經(jīng)常用到cp與cv的比值cp/cv，我們稱之為“比熱容比”，對(duì)理想氣體又稱“絕熱指數(shù)”，記作k，0302比熱容與溫度的關(guān)系03理想氣體的比熱容直線關(guān)系曲線關(guān)系

實(shí)際過程中氣體溫度每升高1℃，所需熱量并非常量，而是隨著氣體所處的狀態(tài)不同而有所變化?？偟膩碚f，壓力和比體積對(duì)氣體比熱容的影響不大，往往可以忽略不計(jì)，而溫度對(duì)氣體比熱容的影響就比較顯著。一般在氣體溫度不是很高時(shí)，可以把氣體比熱容當(dāng)作溫度的線性函數(shù)處理。其中ap、av和b都是由實(shí)驗(yàn)確定的常系數(shù)。例如，在0℃到1000℃的范圍內(nèi)，空氣的比熱容數(shù)據(jù)可按下式計(jì)算和這種相應(yīng)于每一個(gè)溫度下的氣體比熱容，就叫做“真實(shí)比熱容”。理想氣體的比熱容cc1c212tABc＝f(t)

t1t20式中，

稱為氣體在t1和t2溫度范圍內(nèi)的“平均比熱容”。平均比熱容01

由于溫度t1到t2溫度范圍變化無窮多，我們不方便分析，如果預(yù)先將氣體從0℃到t℃的平均比熱容編制成數(shù)據(jù)表，則可以用圖分析熱量，圖中熱力過程線下的面積為溫變范圍內(nèi)的熱量，因此圖中陰影部分的面積（t1~t2溫變范圍的吸熱量）就等于氣體從0~t2的面積（0~t2溫變范圍的吸熱量）減去從0~t1的面積（0~t1溫變范圍的吸熱量），進(jìn)而計(jì)算t1到t2溫度范圍中的平均比熱容。根據(jù)平均比熱容表給出的有關(guān)數(shù)據(jù)和

利用平均比熱容表法計(jì)算熱量既簡(jiǎn)單又準(zhǔn)確。理想氣體的比熱容

在精度要求不高或溫度范圍變化不大時(shí)，常常忽略溫度對(duì)比熱容的影響，取比熱容為定值，這種不考慮溫度影響的比熱容稱為定值比熱容。根據(jù)理想氣體分子運(yùn)動(dòng)理論，認(rèn)為理想氣體的定體積摩爾比熱容和定壓摩爾比熱容僅僅是隨著構(gòu)成分子的原子數(shù)目不同而不同，其值見表查取。原子結(jié)構(gòu)數(shù)項(xiàng)目單原子氣體雙原子氣體多原子氣體cvm[J/(kmol·K)]cpm[J/(kmol·K)]1.671.41.3平均比熱容01上表中摩爾定值比熱容單位為J/（kmol?K）。0302用比熱計(jì)算熱量04理想氣體的比熱容常用真實(shí)比熱容平均比熱容如果比熱容是定值，則mkg氣體溫度升高Dt時(shí)所需要的熱量為或已知?dú)怏w的真實(shí)比熱容隨溫度變化的關(guān)系時(shí)，氣體由t1升高到t2所需熱量可按下式計(jì)算理想氣體的比熱容溫度對(duì)比熱容的影響溫度對(duì)比熱容的影響

在應(yīng)用能量方程分析熱力過程時(shí)，需要對(duì)氣體進(jìn)行熱力學(xué)能和焓的變化量以及熱量的計(jì)算，這些都需要借助于比熱容的概念。比熱容與溫度的關(guān)系01用比熱計(jì)算熱量02目

錄Content比熱容的概念和分類01一定量的氣體溫度變化1℃所需要的熱量，就叫做該氣體的“熱容”理想氣的比熱容注意!體積熱容的體積是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。

質(zhì)量熱容1kg物質(zhì)溫度變化1K所需的熱量cJ/(kgK)

容積熱容1m3物質(zhì)溫度變化1K所需的熱量J/(m3K)

摩爾熱容1Kmol物質(zhì)溫度變化1K所需的熱量cM

J/(molK)名稱定義單位符號(hào)單位物量氣體溫度變化1℃所需要的熱量叫“比熱容”

三種比熱容之間的關(guān)系為02比熱容與過程的關(guān)系02

熱工設(shè)備中，氣體往往是在壓力不變或體積不變的條件下吸熱或放熱，因此定壓過程和定體積過程的比熱容最常用，它們分別叫做“定壓比熱容”和“定體積比熱容”，通常都用下標(biāo)“p”和“v”表示。理想氣體的比熱容比定容熱容cv比定壓熱容cp質(zhì)量摩爾體積加熱過程的不同，比熱容可以分為比定壓熱容和比定體積熱容01理想氣體的比熱容

由于氣體吸熱膨脹，其cp>cv

；對(duì)于液態(tài)，其體積受壓力變化的影響不大，故不區(qū)分定壓熱容和定容熱容。qv定容qp定壓比定壓熱容和比定容熱容的關(guān)系02

我們用圖示的兩個(gè)加熱過程來分析，兩容器的初始狀態(tài)都一樣，左邊發(fā)生定容吸熱溫升1℃，熱量為qv，左邊發(fā)生定壓吸熱溫升1℃，熱量為qp，我們知道，氣體在定壓下吸熱時(shí)，在溫度升高的同時(shí)，體積還要膨脹，因此還要克服外界抵抗力而膨脹作功，所以同樣升高1℃，比定體積吸熱時(shí)所需要的熱量更多。比定壓熱容和比定容熱容的關(guān)系理想氣體的比熱容

只適用于理想氣體，叫做“邁耶公式”。表明在相同溫度下任意氣體的cp總是大于cv，其差值恒等于氣體常數(shù)。02理想氣體的比熱容比熱比（絕熱指數(shù)）

對(duì)于理想氣體，

僅與氣體的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，單原子氣體

＝1.67，雙原子氣體

＝1.4，多原子氣體

＝1.3。例如O2，N2是雙原子氣體，

＝1.4；CO2的

＝1.3；主要由O2、N2組成的空氣

＝1.4。在工程熱力學(xué)中，除了用到cp與cv之差的關(guān)系外，還經(jīng)常用到cp與cv的比值cp/cv，我們稱之為“比熱容比”，對(duì)理想氣體又稱“絕熱指數(shù)”，記作k，0302比熱容與溫度的關(guān)系03理想氣體的比熱容直線關(guān)系曲線關(guān)系

實(shí)際過程中氣體溫度每升高1℃，所需熱量并非常量，而是隨著氣體所處的狀態(tài)不同而有所變化。總的來說，壓力和比體積對(duì)氣體比熱容的影響不大，往往可以忽略不計(jì)，而溫度對(duì)氣體比熱容的影響就比較顯著。一般在氣體溫度不是很高時(shí)，可以把氣體比熱容當(dāng)作溫度的線性函數(shù)處理。其中ap、av和b都是由實(shí)驗(yàn)確定的常系數(shù)。例如，在0℃到1000℃的范圍內(nèi)，空氣的比熱容數(shù)據(jù)可按下式計(jì)算和這種相應(yīng)于每一個(gè)溫度下的氣體比熱容，就叫做“真實(shí)比熱容”。理想氣體的比熱容cc1c212tABc＝f(t)

t1t20式中，

稱為氣體在t1和t2溫度范圍內(nèi)的“平均比熱容”。平均比熱容01

由于溫度t1到t2溫度范圍變化無窮多，我們不方便分析，如果預(yù)先將氣體從0℃到t℃的平均比熱容編制成數(shù)據(jù)表，則可以用圖分析熱量，圖中熱力過程線下的面積為溫變范圍內(nèi)的熱量，因此圖中陰影部分的面積（t1~t2溫變范圍的吸熱量）就等于氣體從0~t2的面積（0~t2溫變范圍的吸熱量）減去從0~t1的面積（0~t1溫變范圍的吸熱量），進(jìn)而計(jì)算t1到t2溫度范圍中的平均比熱容。根據(jù)平均比熱容表給出的有關(guān)數(shù)據(jù)和

利用平均比熱容表法計(jì)算熱量既簡(jiǎn)單又準(zhǔn)確。理想氣體的比熱容

在精度要求不高或溫度范圍變化不大時(shí)，常常忽略溫度對(duì)比熱容的影響，取比熱容為定值，這種不考慮溫度影響的比熱容稱為定值比熱容。根據(jù)理想氣體分子運(yùn)動(dòng)理論，認(rèn)為理想氣體的定體積摩爾比熱容和定壓摩爾比熱容僅僅是隨著構(gòu)成分子的原子數(shù)目不同而不同，其值見表查取。原子結(jié)構(gòu)數(shù)項(xiàng)目單原子氣體雙原子氣體多原子氣體cvm[J/(kmol·K)]cpm[J/(kmol·K)]1.671.41.3平均比熱容01上表中摩爾定值比熱容單位為J/（kmol?K）。0302用比熱計(jì)算熱量04理想氣體的比熱容常用真實(shí)比熱容平均比熱容如果比熱容是定值，則mkg氣體溫度升高Dt時(shí)所需要的熱量為或已知?dú)怏w的真實(shí)比熱容隨溫度變化的關(guān)系時(shí)，氣體由t1升高到t2所需熱量可按下式計(jì)算理想氣體的比熱容理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量的確定理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量

理想氣體的狀態(tài)方程及比熱容確定后，在利用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行熱力過程分析時(shí)，需要確定氣體熱力學(xué)能和焓的變化量以及熵變化量，今天我們就來分析這部分內(nèi)容。理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量理想氣體的熱力學(xué)能和焓的變化量的計(jì)算01理想氣體的熵的變化量02目

錄Content理想氣體的熱力學(xué)能和焓的變化量的計(jì)算01由理想氣體的兩點(diǎn)假定可知，理想氣體分子之間不存在作用力，故理想氣體的內(nèi)位能為零，故理想氣體的熱力學(xué)能只包括內(nèi)動(dòng)能，而內(nèi)動(dòng)能是溫度的單值函數(shù)，故理想氣體的熱力學(xué)能是溫度的單值函數(shù)。有焓的定義式及理想氣體的狀態(tài)方程式h=u+pv=u+RgT可知，理想氣體的焓也是溫度的單值函數(shù)。這樣，只要工質(zhì)的溫度相同，其熱力學(xué)能和焓就相同。理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量不管工質(zhì)經(jīng)過怎樣的熱力過程，只要其具有同樣的初、終態(tài)溫度，則這些過程的熱力學(xué)能和焓的變化量就相等。理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量對(duì)于定體積過程，比體積保持不變，即故我們就可以確定定體積過程的熱力學(xué)能的變化量，理想氣體從t1定體積變化至t2時(shí)，用定值比熱來確定為用平均比熱來確定為，理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量對(duì)于定壓過程，壓力保持不變，即dp=0故我們就可以確定定壓過程的焓的變化量，理想氣體從t1定壓變化至t2時(shí)，用定值比熱來確定為用平均比熱來確定為由于理想氣體的熱力學(xué)能是溫度的單值函數(shù)，故不管經(jīng)歷什么熱力過程，只要是從t1變化至t2時(shí)，上兩式均成立。也就是說理想氣體的熱力學(xué)能變化量與經(jīng)歷的過程沒有關(guān)系，僅僅只與熱力過程的初溫與終溫有關(guān)，在數(shù)值上等于初溫與終溫相同的定體積過程中的熱量。02理想氣體熵的變化量02理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量下面我們?cè)賮砜挫氐淖兓坑?jì)算。理想氣體熵的變化量，也可以根據(jù)狀態(tài)方程式和比熱容進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于可逆過程即理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式和及其邁耶公式，分別代入以上兩式，變化積分后可得(取比熱容為定值比熱容)只需知道初、終狀態(tài)，可由以上三式任選其中一式計(jì)算理想氣體的熵變化量。理想氣體的定溫過程理想氣體的定溫過程

研究熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換就要分析不同的熱力過程中參數(shù)的變化規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換中的數(shù)量關(guān)系。通常我們把實(shí)際過程簡(jiǎn)化，可以把熱力過程歸納為可逆的定壓、定溫、定體積、絕熱過程和多變過程。過程方程式01參數(shù)變化規(guī)律02能量轉(zhuǎn)化分析03目

錄Content04熱力過程在參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示在火力發(fā)廠中，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是由蒸汽動(dòng)力裝置實(shí)現(xiàn)的。理想氣體的定溫過程我們先來看熱力過程分析的依據(jù)，當(dāng)然我們的分析是以理想氣體為工質(zhì)，可逆過程為前提的。主要依據(jù)包括：02

熱力學(xué)能、焓計(jì)算式01理想氣體狀態(tài)方程這個(gè)主要分析過程參數(shù)變化特點(diǎn)的；這個(gè)主要是在熱力學(xué)第一定律中需要分析熱力學(xué)能和焓的變化量的確定；理想氣體的定溫過程03熱力學(xué)第一定律、利用比熱容求熱量03逆體積功可逆技術(shù)功比熱容求熱量熱力學(xué)第一定律

這幾個(gè)主要是分析能量轉(zhuǎn)換的依據(jù)公式，要探討熱力過程中可逆體積功，可逆技術(shù)功，熱量。過程方程式01理想氣體的定體積過程

過程方程式是用基本狀態(tài)參數(shù)表示過程變化特點(diǎn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。定溫過程是在狀態(tài)變化時(shí)，工質(zhì)的溫度保持不變的過程，故過程方程式為T=常數(shù)，但過程方程式多用p和v來表示，再根據(jù)狀態(tài)方程式狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系02理想氣體的定溫過程角標(biāo)1代表初狀態(tài)參數(shù)角標(biāo)2代表末狀態(tài)參數(shù)

即在定溫過程中，氣體的壓力與比體積成反比。壓力升高，比體積必減小，反過來壓力降低，比體積必增大。比如氣缸活塞上重物增加，活塞就下落，重物減小活塞必上移。02過程中的能量變化03理想氣體的定溫過程

下面我們?cè)俜治龆剡^程中的能量轉(zhuǎn)換，也就是確定可逆體積功，可逆技術(shù)功及熱量。根據(jù)依據(jù)過程中的熱力學(xué)能、焓的變化量的計(jì)算及熱力學(xué)第一定律等，就是我們剛剛過程分析前介紹的公式，下面討論1kg工質(zhì)功和熱量的計(jì)算，在定溫過程02過程曲線在p-v、T-s圖上的表示04理想氣體的定溫過程對(duì)于定溫過程，因PV=定值定溫過程線在p-v圖上為一等邊雙曲線，如左圖所示。由于溫度不變，當(dāng)工質(zhì)膨脹，即比體積增加時(shí)，壓力下降，過程曲線向右下方延伸，如12線所示；當(dāng)工質(zhì)被壓縮，即比體積減小時(shí)，壓力增加，過程曲線向左上方延伸，如12/線所示。定溫過程曲線在T-S圖上是一平行于s軸的水平線，如右圖所示。工質(zhì)放熱，熵減少，如12/線所示；工質(zhì)吸熱，熵增加，如12線所示。曲線的斜率pvTs1212等邊雙曲線理想氣體的定壓過程過程方程式01參數(shù)變化規(guī)律02能量轉(zhuǎn)化分析03目

錄Content04熱力過程在參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示在火力發(fā)廠中，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是由蒸汽動(dòng)力裝置實(shí)現(xiàn)的。理想氣體的定體積過程當(dāng)然我們的分析是以理想氣體為工質(zhì)，可逆過程為前提的。主要依據(jù)包括：02

熱力學(xué)能、焓計(jì)算式01理想氣體狀態(tài)方程這個(gè)主要分析過程參數(shù)變化特點(diǎn)的；這個(gè)主要是在熱力學(xué)第一定律中需要分析熱力學(xué)能和焓的變化量的確定；理想氣體的定體積過程03熱力學(xué)第一定律、利用比熱容求熱量03逆體積功可逆技術(shù)功比熱容求熱量熱力學(xué)第一定律

這幾個(gè)主要是分析能量轉(zhuǎn)換的依據(jù)公式，要探討熱力過程中可逆體積功，可逆技術(shù)功，熱量。過程方程式01理想氣體的定體積過程先看過程方程式，過程方程式是用基本狀態(tài)參數(shù)表示過程變化特點(diǎn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。定壓過程是在狀態(tài)變化時(shí)，工質(zhì)的壓力保持不變的過程，故過程方程式為p=常數(shù)。p=常數(shù)狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系02理想氣體的定體積過程角標(biāo)1代表初狀態(tài)參數(shù)角標(biāo)2代表末狀態(tài)參數(shù)即在定壓過程中，氣體的比體積與絕對(duì)溫度成正比。溫度升高，比體積必增大，反過來溫度降低，比體積必減小。理想氣體的定壓過程

在定壓過程中，氣體的比體積與絕對(duì)溫度成正比。過程中的能量變化03理想氣體的定體積過程

下面我們?cè)俜治龆▔哼^程中的能量轉(zhuǎn)換，也就是確定可逆體積功，可逆技術(shù)功及熱量。根據(jù)依據(jù)過程中的熱力學(xué)能、焓的變化量的計(jì)算及熱力學(xué)第一定律等，就是我們剛剛過程分析前介紹的公式，下面討論1kg工質(zhì)功和熱量的計(jì)算，在定壓過程熱力過程在參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示04理想氣體的定體積過程

對(duì)于定壓過程，因p=定值，定壓過程線在p-v圖上是一條與V軸平行的直線，如左圖所示。定壓加熱時(shí)，比體積隨溫度的升高而增加，過程曲線如12線所示；定壓放熱時(shí)，過程曲線如12/線所示。在T-s圖上，定壓過程曲線是一條由左下向右上發(fā)展的曲線，和定體積過程的發(fā)展方向一致，但過同一點(diǎn)的定體積線要比定壓線陡一些，如右圖所示。指數(shù)曲線的斜率pvTs1212v

定壓加熱時(shí)，工質(zhì)的溫度升高，其熵也增大，如12線所示；定壓放熱時(shí)，工質(zhì)的溫度降低，其熵也減小，如12/線所示。理想氣體的絕熱過程過程方程式01參數(shù)變化規(guī)律02能量轉(zhuǎn)化分析03目

錄Content04熱力過程在參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示在火力發(fā)廠中，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是由蒸汽動(dòng)力裝置實(shí)現(xiàn)的。理想氣體的絕熱過程我們先來看熱力過程分析的依據(jù)，當(dāng)然我們的分析是以理想氣體為工質(zhì)，可逆過程為前提的。主要依據(jù)包括02

熱力學(xué)能、焓計(jì)算式01理想氣體狀態(tài)方程這個(gè)主要分析過程參數(shù)變化特點(diǎn)的這個(gè)主要是在熱力學(xué)第一定律中需要分析熱力學(xué)能和焓的變化量的確定理想氣體的絕熱過程03熱力學(xué)第一定律、利用比熱容求熱量可逆體積功可逆技術(shù)功比熱容求熱量熱力學(xué)第一定律

這幾個(gè)主要是分析能量轉(zhuǎn)換的依據(jù)公式，要探討熱力過程中可逆體積功，可逆技術(shù)功，熱量。03過程方程式01理想氣體的絕熱過程

過程方程式是用基本狀態(tài)參數(shù)表示過程變化特點(diǎn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。絕熱過程是在狀態(tài)變化時(shí)，工質(zhì)與外界沒有熱量交換的過程，即q=0,但過程方程式多用p和v來表示，我們可以通過熱力學(xué)第一定律和熵變化量的微分變換得出絕熱過程的過程方程式為定值故K總大于1。若比熱容取為定值，則K值也為定值。理想氣體的絕熱過程這個(gè)在介紹理想氣體的比熱時(shí)我們也學(xué)習(xí)過。有過程方程式定值和理想氣體狀態(tài)方程式狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系02理想氣體的絕熱過程角標(biāo)1代表初狀態(tài)參數(shù)角標(biāo)2代表末狀態(tài)參數(shù)即在絕熱過程中，氣體的壓力與比體積成反比，溫度和比體積成正比，溫度和壓力成正比。絕熱過程壓力升高，比體積減小，溫度增大，反過來壓力降低，比體積增大，溫度降低。02過程中的能量變化03理想氣體的絕熱過程下面我們?cè)俜治鼋^熱過程中的能量轉(zhuǎn)換，也就是確定可逆體積功，可逆技術(shù)功及熱量。根據(jù)依據(jù)過程中的熱力學(xué)能、焓的變化量的計(jì)算及熱力學(xué)第一定律等，就是我們剛剛過程分析前介紹的公式，下面討論1kg工質(zhì)功和熱量的計(jì)算，在絕熱過程

q=o理想氣體的絕熱過程這些公式都比較復(fù)雜，我們不必要死記硬背，掌握了分析方法，使用時(shí)靈活變通。0302過程曲線在p-v和T-s圖上的表示04理想氣體的絕熱過程對(duì)于絕熱過程，如左圖所示，因pvk=定值，且k>1，故絕熱過程線在p-v圖上為一不等邊雙曲線。在p-v圖上過同一點(diǎn)的定溫線要比絕熱線陡一些。絕熱膨脹時(shí)，工質(zhì)比體積增大，壓力降低，過程曲線向右下延伸，如12線所示；絕熱壓縮時(shí)，工質(zhì)比體積減小，壓力增大，過程曲線向左上延伸，如12/線所示。曲線的斜率pvTs1212T高次雙曲線理想氣體的絕熱過程

在T-S圖上絕熱過程曲線是一垂直于S軸的直線，稱為定熵線，如右圖所示。當(dāng)工質(zhì)可逆絕熱膨脹，即比體積增加，壓力下降時(shí)，工質(zhì)溫度降低，過程曲線向下延伸，如12線所示；當(dāng)工質(zhì)可逆絕熱壓縮，即比體積減小，壓力增加時(shí)，工質(zhì)溫度增大，過程曲線向上延伸，如12/線所示。曲線的斜率pvTs1212T高次雙曲線理想氣體的多變過程過程方程式01參數(shù)變化規(guī)律02能量轉(zhuǎn)化分析03目

錄Content04熱力過程在參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示過程方程式01理想氣體的多變過程

對(duì)于復(fù)雜的熱力過程，p、v、T都變化。例如在壓氣機(jī)中，氣體邊被壓縮，邊被冷卻，這就偏離了上述四種典型熱力過程中的任一種，因此不能按典型熱力過程來分析。我們把過程中狀態(tài)參數(shù)變化的規(guī)律符合pvn=定值的熱力過程稱為多變過程，式中n叫多變指數(shù)。多變過程中的多變指數(shù)n具有不同數(shù)值時(shí)，過程就表現(xiàn)出不同的特性。前面所述的定壓、定溫、絕熱和定體積四種典型熱力過程，可視為多變過程的特例。當(dāng)n=0時(shí)即p=定值，為定壓過程當(dāng)n=1時(shí)當(dāng)n=k時(shí)pvk=定值，為可逆絕熱過程或定熵過程當(dāng)n=

時(shí)

pv=定值，為定溫過程即v=定值為定體積過程多變過程的多變指數(shù)可在0到

間變化。當(dāng)多變指數(shù)為某一確定的數(shù)值時(shí)，過程的特性也就確定了。在熱力設(shè)備通常實(shí)施的熱力過程中，n值不會(huì)為負(fù)值，故不予以討論。狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系02理想氣體的多變過程由于多變過程的過程方程的數(shù)學(xué)形式與絕熱過程相似，因此，多變過程中的初、終態(tài)基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系，以及求體積功和技術(shù)功的公式的推導(dǎo)過程和絕熱過程相同，故其結(jié)論可參照絕熱過程，只是以n值代替各式中的k值，分列如下02過程中的能量變化03理想氣體的多變過程體積功技術(shù)功式中為多變過程的比熱容，稱多變比熱容，以符號(hào)cn表示即過程熱量由此可見，多變過程的技術(shù)功為容積功的n倍，即若已知多變過程的n，即可求得多變過程的比熱容值。0302過程曲線在p-v和T-s圖上的表示04理想氣體的多變過程pvn=0n=0n=kn=

n=1n=11<n<

1<n<

n=＋∞n=—∞n=—∞n=＋∞n<0n<0n↑

多變過程曲線在p-v、T-s圖上的表示。多變過程線在p–v圖及T–s圖上的對(duì)應(yīng)位置。在p-v,T-s圖上，從同一狀態(tài)出發(fā)的四種典型熱力過程如圖所示，可以看出過程線的分布是有規(guī)律的，n值按順時(shí)針方向逐漸增大，由

對(duì)于任一多變過程，已知多變指數(shù)n的數(shù)值，就能確定其在圖上的相對(duì)位置。理想氣體的多變過程pvn=0n=0n=kn=

n=1n=11<n<

1<n<

n=＋∞n=—∞n=—∞n=＋∞n<0n<0n↑

已知多變過程曲線，分析其狀態(tài)參數(shù)變化、功和熱量方向，已知多變過程部分狀態(tài)參數(shù)變化或功和熱量方向，在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上繪制其曲線，并判斷其它參數(shù)的變化。根據(jù)過程線在p–v圖及T–s圖上的位置，可判斷過程中q、Du、Dh、w和wt的正負(fù)，確定過程中能量傳遞和轉(zhuǎn)換與氣體狀態(tài)變化的關(guān)系。理想氣體的多變過程Tsn=0n=0n=

n=

n=1n=11<n<

1<n<

n=±∞n=±∞n<0n<0n↑

已知多變過程曲線，分析其狀態(tài)參數(shù)變化、功和熱量方向，已知多變過程部分狀態(tài)參數(shù)變化或功和熱量方向，在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上繪制其曲線，并判斷其它參數(shù)的變化。根據(jù)過程線在p–v圖及T–s圖上的位置，可判斷過程中q、Du、Dh、w和wt的正負(fù)，確定過程中能量傳遞和轉(zhuǎn)換與氣體狀態(tài)變化的關(guān)系。理想氣體的多變過程

體積功w的正負(fù)以過起點(diǎn)的定體積線為分界。任何過同一起點(diǎn)的多變過程，若過程線在定體積線的右方，則過程中的w為正；若過程線在定體積線左方，則過程中的w為負(fù)。技術(shù)功wt的正負(fù)以過起點(diǎn)的定壓線為分界。任何過同一起點(diǎn)的多變過程，若過程線在定壓線的下方，則過程中的wt為正；若過程線在定壓線上方，則過程中的wt為負(fù)。理想氣體的多變過程

q的正負(fù)以過起點(diǎn)的絕熱線（定熵線）為分界。任何過同一起點(diǎn)的多變過程，若過程線在絕熱線右方，則過程中的q為正(q>0)；若過程線在絕熱線左方，則過程中的q為負(fù)(q<0)。

⊿u、⊿h的正負(fù)以過起點(diǎn)的定溫線為界（因理想氣體的熱力學(xué)能、焓是溫度的單值函數(shù)）。任何過同一起點(diǎn)的多變過程，若過程線在等溫線上側(cè)⊿u、⊿h為正；若過程線在定溫線下方，則過程中的⊿u、⊿h為負(fù)。理想氣體混合物及其成分表示理想氣體混合物01理想氣體混合物的成分表示02目

錄Content理想氣體混合物01理想氣體混合物及其成分表示

工程中常用的理想氣體的工質(zhì)大多是幾種不同種類氣體的混合物。例如，鍋爐中燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣，作為燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)工質(zhì)的燃?xì)?，都是由不同氣體組成的混合氣體?？諝庹{(diào)節(jié)設(shè)備中的空氣調(diào)節(jié)過程，冷卻水塔中的水冷卻過程，都與空氣和水蒸氣的混合特性密切相關(guān)。這些有兩種或兩種以上理想氣體組成的混合氣體，叫做“理想氣體混合物”。理想氣體混合物及其成分表示01混合氣體內(nèi)部無化學(xué)反應(yīng)，成分不變02各組成氣體都有理想氣體的性質(zhì)03混合后仍具有理想氣體的性質(zhì)04各組成氣體彼此獨(dú)立，互不影響理想混合氣體具有以下性質(zhì)理想氣體混合物及其成分表示因此在這種混合氣體中，各組成氣體之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它們各自互不影響地充滿整個(gè)容器，理想氣體混合物的性質(zhì)實(shí)際上就是各組成氣體性質(zhì)的組合，理想混合氣體的p、T、v之間的關(guān)系仍然符合理想氣體狀態(tài)方程式。理想氣體混合物及其成分表示

如何來表示理想氣體混合物中的組成氣體的數(shù)量多少呢，通常有兩種方法，一是絕對(duì)成分，就是混合氣體中實(shí)際氣體的數(shù)量，有表可以看出，通常用三種數(shù)量，分別用:質(zhì)量（包括混合氣體的總質(zhì)量m和組成氣體質(zhì)量mi）體積（包括混合氣體的總體積V和組成氣體的體積Vi）摩爾數(shù)（包括混合氣體的總摩爾數(shù)n和組成氣體的摩爾數(shù)ni），02理想氣體混合物的成分02理想氣體混合物及其成分表示表示理想氣體混合物中各組成氣體的含量。成分是指各組成氣體的含量占總量的百分?jǐn)?shù),依照計(jì)量單位的不同有三種表示方法01質(zhì)量分?jǐn)?shù)02摩爾分?jǐn)?shù)03體積分?jǐn)?shù)式中mi、n