工程熱力學(xué)---第6章 實際氣體性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式-預(yù)覽頁
【正文】 ?????????特性函數(shù)建立了各種熱力學(xué)函數(shù)之間的簡要關(guān)系。 r r c r,f p T Z?對應(yīng)態(tài)原理 15 16 17 18 19 21 6–5 麥克斯韋關(guān)系和熱系數(shù) 理想氣體 實際氣體 gdddddddVpVu c Th c TTvs c RTv????d?d?d?uhs??? 氣體的 u、 h、 s等參數(shù)無法直接測量，實際氣體的 U、 h、 s也不能利用理想氣體的簡單關(guān)系，通常需依 據(jù)熱力學(xué)第一、第二定律建立這些參數(shù)與可測參數(shù)的 微分關(guān)系求解 。 能提高計算精度。 39。 6 范德瓦爾常數(shù) a， b求法： 1）利用 p、 v、 T 實測數(shù)據(jù)擬合 。1 第六章 實際氣體性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式 Behavior of real gases and generalized thermodynamic relationships 61 理想氣體狀態(tài)方程用于實際氣體偏差 62 范德瓦爾方程和 RK方程 63 維里型方程 64 對應(yīng)態(tài)原理和通用壓縮因子圖 65 麥克斯韋關(guān)系和熱系數(shù) 66 熱力學(xué)能、焓和熵的一般關(guān)系式 67 比熱容的一般關(guān)系式 68 通用焓和通用熵圖 69 克勞修斯 克拉貝隆方程和飽和蒸汽壓方程 610 單元系相平衡條件 2 6–1 理想氣體狀態(tài)方程用于實際氣體偏差 理想氣體 gg1pvp v R TRT??實際氣體 gpv Z R T?壓縮因子 (pressibility factor) Z gg ip v v vZRTR T vp? ? ?1 =1 1 gpvZRT?氫不同溫度時壓縮因子 與壓力關(guān)系 3 120 ffrr ???在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 （ p = 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓， K） 3 3 2 3m 2 2 . 4 1 0 m / m o l 6 . 0 2 1 0V ?? ? ? 個 分 子2 3 3 0 6 36 . 0 2 1 0 4 1 0 2 . 4 1 0 m / m o lV ??? ? ? ? ? ?0 0r r f??3 30 3004 4 1 0 m3Vr ??? ? ?0r r f???—分子當(dāng)量作用半徑 r? —分子有效作用半徑 0r所以，可在常溫常壓下 忽略 分子間作用力和體積。在接近液態(tài)時， 誤差較大，如 CO2常 溫下 5MPa時誤差約 4%， 100MPa時誤差 35%； 3）巨大理論意義。 23g1 39。 2） 從對比態(tài)方程中可看出 相同的 p， T 下，不同氣體的 v不同 相同的 pr， Tr下，不同氣體的 vr 相同，即 各種氣體在對應(yīng)狀態(tài)下有相同的比體積 ——對應(yīng)態(tài)原理 f (pr,Tr,vr)=0 3） 對大量流體研究表明，對應(yīng)態(tài)原理大致是正確的，若采用 “理想對比體積” —Vm39。 14 二、通用壓縮因子和通用壓縮因子圖 mp V Z R T?2. 通用壓縮因子圖 mc r c r m , c r c r//p V R TZZ p V R T?若取 Zcr為常數(shù)，則 ? ?2 r r,Z f p T?1. 壓縮因子圖 r m ,rrpVT?? ?1 r r m , r c r, , ,Z f p T V Z? ? ?1 39。 25 三、特性函數(shù) 某些狀態(tài)參數(shù)若表示成 特定的兩個獨立參數(shù) 的函數(shù)時，只需 一個 狀態(tài)參數(shù)就可以確定系統(tǒng)的其他參數(shù)，這樣的函數(shù)稱為“ 特性函數(shù) ”。和垂直向上加符號。 一、比熱容與 p、 v關(guān)系 d d dppc vs T pTT?????????? ? ?22ppTc vTApT??? ??????? ???? ????? ?22VT vc pTBvT??? ??? ?????????? ??d d dVvc ps T vTT?????????? 二階混合 偏導(dǎo)數(shù)相等 38 討論： 1） 若已知氣體狀態(tài)方程 f (p,v,T)=0，只需測得該數(shù)據(jù)在某一足夠低壓力時的 cp，可據(jù)式（ A）計算任意壓力 p時的 cp大大減少實驗工作量。 例 A320309 例 A320377 ) 0 K pVb T c c??41 *68 通用焓與通用熵圖 通常 ,實際氣體的焓、熵等數(shù)據(jù)以圖表形式給出，供工程應(yīng)用。用角標(biāo) *表示理想氣體狀態(tài)的參數(shù)，用腳標(biāo) m表示每摩爾的量， 和 分別表示每摩爾工質(zhì)的余焓及余熵。 Ss TThhss ????? ????dd ( )S spT T v v????? ??? ??? 克勞修斯 克拉貝隆方程是普遍適用的微分方程式，它將兩相平衡時的斜率、相變潛熱和比體積三者相互聯(lián)系起來。 46 所以在較低壓力時， 和 呈直線關(guān)系。所以孤立系統(tǒng)的熵增原理給出了 平衡的一般判據(jù) 。 二、 單元系的化學(xué)勢 通常物系中可能發(fā)生四種過程： 熱傳遞、功傳遞、相變和化學(xué)反應(yīng) 。 49 變質(zhì)量單元系統(tǒng)熱力學(xué)能 ，因此 ),( nVSUU ?, , ,d d d dV n S n V SU U UU S V nS V n? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?質(zhì)量不變的單元系統(tǒng)，其熱力學(xué)能微元變量可寫成 d d dU T S p V??pVUTSUnSnV???????????????????,所以 ?表征了推動物質(zhì)轉(zhuǎn)移的勢 — 單元系的化學(xué)勢 變質(zhì)量單元系微元過程中熱力學(xué)能變化為： d d d dU T S p V n?? ? ?式中右側(cè)三項分別表示熱傳遞、功傳遞和質(zhì)量傳遞對 熱力學(xué)能變化的貢獻(xiàn)。 下一章
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