工程熱力學(xué)概念(參考版)
2025-06-29 20:23本頁面
【正文】 對于實(shí)際氣體，z可大于1，也可小于1。壓縮因子的大小反映實(shí)際氣體對理想氣體的偏差程度。理想氣體遵循狀態(tài)方程，即，但對于實(shí)際氣體Pv≠RT，即。我們用一個(gè)特殊狀態(tài)—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)來確定，可以得出Rm的數(shù)值。Rm是常數(shù)，即與氣體所處狀態(tài)無關(guān)，又與氣體種類無關(guān)。這樣在計(jì)算時(shí)，需要查得不同氣體各自的氣體常數(shù)，這是非常麻煩的，但經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，我們可由阿伏伽德羅定律推導(dǎo)出一個(gè)適合于各種氣體的一個(gè)常數(shù)Rm，我們稱為通用氣體常數(shù)或摩爾氣體常數(shù)。符號：Vm，單位：m3/mol。物質(zhì)的量n與摩爾質(zhì)量M之間的關(guān)系：1mol物質(zhì)所具有的體積。試驗(yàn)表明：1mol物質(zhì)的質(zhì)量，若以g為單位時(shí)，數(shù)值上恰好等于該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。物質(zhì)的量用符號n表示，單位是mol1mol物質(zhì)所具有的質(zhì)量稱為摩爾質(zhì)量（1023個(gè)分子的質(zhì)量）。在我們熱力學(xué)中的工質(zhì)是氣體，那這個(gè)基本單元是分子。1023個(gè)。三、物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、摩爾容積物質(zhì)的量與我們比較熟悉的“質(zhì)量”是一樣的，都表示物質(zhì)的多少，物質(zhì)的量的單位是mol。狀態(tài)方程有很多不同的表達(dá)形式，最基本的就是我們前面講的兩種，在后面我們還會(huì)詳細(xì)介紹其他形式的狀態(tài)方程。即對于一定的系統(tǒng)，只要沒有物質(zhì)交換，不管工質(zhì)的狀態(tài)怎么變，他的Pv乘積與T的比值始終是一個(gè)常數(shù)。我們這門課主要研究理想氣體。但在我們工程中常用到的氧氣、氮?dú)?、氫氣、CO等，以及混合氣體、燃?xì)鉄煔獾裙べ|(zhì)，在通常使用的溫度、壓力下都可以作為理想氣體進(jìn)行處理，簡化計(jì)算，誤差一般都在工程計(jì)算允許的精度范圍之內(nèi)。因此理想氣體是氣體壓力趨近于零，比容趨近于無窮大時(shí)的極限狀態(tài)。一、理想氣體的概念理想氣體是一種實(shí)際上并不存在的假想氣體，理想氣體有兩點(diǎn)假設(shè)：分子是些彈性的，不具體積的質(zhì)點(diǎn)分子間沒有相互作用力在這兩點(diǎn)假設(shè)條件下，氣體分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律極大地簡化了，分子之間的碰撞為直線運(yùn)動(dòng)，且為彈性碰撞，無動(dòng)能損失。物質(zhì)的三態(tài)：氣、液、固中只有氣態(tài)具有這一特性。 理想氣體與實(shí)際氣體我們工程熱力徐研究的主要內(nèi)容是如何把工質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虮晃覀兝玫臋C(jī)械能。而準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程：共同點(diǎn)：都滿足平衡條件，過程中無推動(dòng)力（即無壓差和溫差）都可以在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上表示不同點(diǎn)：準(zhǔn)平衡過程只要求熱力系內(nèi)部維持平衡，無內(nèi)摩擦可逆過程還必須無外部摩擦，否則熱力系將產(chǎn)生能量耗散，致使過程不能無條件地逆向復(fù)原。即可逆過程主要有兩個(gè)特點(diǎn)：能沿原路返回系統(tǒng)和外界都恢復(fù)初態(tài)，不留下任何變化要使過程滿足這兩個(gè)特點(diǎn)，則過程在進(jìn)行時(shí)需滿足兩個(gè)條件：過程是（準(zhǔn)）平衡過程過程中無摩擦，即無任何耗散效應(yīng)可逆過程的基本特征是：過程進(jìn)行的結(jié)果不給熱力系及外界留下任何影響。但為了方便說明問題，我們可以用一虛線來表示。通常情況下，熱力系的吸熱或放熱是在溫差下進(jìn)行的，做機(jī)械功是在壓差下進(jìn)行的，顯然，一切實(shí)際的熱力過程都是熱力系與外界之間的不平衡勢差（溫差、壓差）作用的結(jié)果。即弛豫時(shí)間短。過程進(jìn)行的無限慢，有足夠的時(shí)間及時(shí)恢復(fù)平衡。準(zhǔn)靜態(tài)過程中，每一個(gè)微小過程與原平衡狀態(tài)都只偏離無限小，并且在每次微小變化后及時(shí)地建立了新的平衡。也就是說平衡過程是個(gè)理想過程，是認(rèn)為想象出來的，現(xiàn)實(shí)中不存在，所以我們又提出了一個(gè)“準(zhǔn)靜態(tài)過程”。因?yàn)槲覀冎?，系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)，這個(gè)過程得以實(shí)現(xiàn)的推動(dòng)力是“不平衡”，即只有系統(tǒng)內(nèi)部或系統(tǒng)與外界之間存在不平衡才會(huì)進(jìn)行熱力過程。即由無數(shù)個(gè)平衡狀態(tài)連在一起組成的變化過程，因此，可連成實(shí)線。下面我們主要講幾個(gè)熱力過程中的特殊過程。三、熱力過程一個(gè)處于平衡狀態(tài)的熱力系，如果沒有外界影響，必將永遠(yuǎn)保持其平衡狀態(tài)，這時(shí)熱力系具有確定的狀態(tài)參數(shù)，若熱力系受到外界影響，與外界發(fā)生了能量傳遞，如吸熱，就會(huì)使熱力系偏離平衡狀態(tài)而發(fā)生一系列變化，直至達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)，變化停止。在我們熱力學(xué)中，長采用的狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖有壓容圖（Pv）、溫熵圖（Ts）和焓熵圖（hs）。那么我們知道，用兩個(gè)參數(shù)就可以確定系統(tǒng)的狀態(tài)，所以我們將兩個(gè)參數(shù)表在平面直角坐標(biāo)系中，用來描述系統(tǒng)所處的熱力學(xué)狀態(tài)，并用來分析狀態(tài)到狀態(tài)之間的變化過程。即：f（P,v,T）=0或P=f(v,T)v=f(p,T)T=f(P
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