【正文】 ? ?????????????????)p,T(S)V,T(SS)T(H)p,T(H)V,T(HH)T(U)p,T(U)V,T(UU)p,T(VV)V,T(ppn)p,T(n)V,T(nnm)p,T(m)V,T(mmiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii比參數(shù)的加權(quán)性 ? 理想氣體混合物的 比參數(shù) ： – 比體積（ v） 、比定壓熱容（ cp）、比定容熱容（ cV）、比熱力學(xué)能（ u）、比焓（ h）、比熵（ s） 具有 加權(quán)性 。 nRTpV ? RTnVp ii ?RTnVp 11 ? RTnVp mm ?pVn R TnRTpV ii ???? ??ipp??? 道爾頓分壓定律： { } （ 330） nRTpV ? RTnVp ii ?RTnVp 11 ? RTnVp mm ?{ } iiiiixnnppRTnn R TVppV ????? 分壓力： )(ppxp iii 523 ??? ?分體積定律 law of partial volume ? 分體積： – 組分氣體處在與混合氣體 同溫同壓 狀態(tài)下 單獨占有 的體積。 混合氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ? 第 i 種組元氣體的 質(zhì)量分?jǐn)?shù) (mass fraction of a mixture)： ? 設(shè)混合氣體由 1, 2 , 3,…, i,… k種氣體組成， 總質(zhì)量 ： 1 2 31ki k iim m m m m m m?? ? ? ? ? ? ? ? ?iimm? ?1iii mmmm? ??? ???? 各組元質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為 1 （ 333） （ 336） 混合氣體的 摩爾分?jǐn)?shù) ? 設(shè)混合氣體由 1, 2 , 3,…, i,… k種氣體組成。 ? 理想氣體混合物具有理想氣體的一切特性。例： – 鍋爐煙氣 ： CO2, CO, H2O, N2 – 內(nèi)燃機(jī)中的燃?xì)猓?HC、 CO、 NOx ? 組成混合物的各單一氣體稱為 組分 或 組元 。 ； ； 。Tcupv ??? 采用平均 比熱容時： )a(tctctch)a(tctctcutptpttptvtvttv2332231020102012211221????????℃℃℃℃????Tv dpdTcTv dpdhdsTpdvdTcTpdvdudspv????????? 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，任意準(zhǔn)靜態(tài)過程： q d u p d v d h v d p? ? ? ? ?? 根據(jù)熵的定義： ? 理想氣體熵變的微分表達(dá)式 gvpgpv Rcc,RTpv,dTdhc,dTduc ?????? 理想氣體： Tqds re??理想氣體熵變的計算式 )(vdvcpdpcds)(pdpRTdTcds)(vdvRTdTcdspvgpgv283253243???????????????????????????212112211212211212273263vdvcpdpcsss)a(pplnRTdTcsss)a(vvlnRTdTcssspvgpgv???? 采用 定值比熱容 計算時： )(vvlncpplncsss)b(pplnRTTlncsss)b(vvlnRTTlncssspvgpgv293273263121212121212121212??????????????????? 采用 真實比熱容 計算時： 例 33 ? 已知質(zhì)量為 20kg的氮氣經(jīng)冷卻器后，其壓力由 ，溫度由320℃ 下降到 20℃ 。 )( dTdhc)( dTducpv133123????)(dTcΔh dTcdh 2 2 )(3dTcΔu dTcduppvv2332121???????? 適用于理想氣體的任何過程。 R25 多原子氣體 （ i＝ 7） 雙原子氣體 （ i＝ 5） 單原子氣體 （ i＝ 3） mV,mp, / CC??)]J / ( m o l. K/[mV,C)]J / ( m o l. K/[mp,CR23R25 R27R27R29理想氣體定值摩熱容和比熱容比［ R＝ ／ ()] 例 32 ? 試計算每千克氧氣從 200℃ 定壓 吸熱至380℃ 和從 380℃ 定壓 吸熱至 900℃ 所吸收的熱量。b)tt(attdt)t39。bb)tt(39。 ? 平均比熱容： 而 )(tttctcc)t(c)t(cc d tc d tc d tttttttt ttt1830012102010200 01221122 121??????????? ? ??℃℃℃℃℃ ℃?? 利用平均比熱容表 計算比熱量 )tt(cq tt 1221??平均比熱容的直線關(guān)系 t39。 利用比熱容計算熱量 ? 精度要求不同的熱量計算方法 : ? 真實比熱容積分 ? 利用平均比熱容表 ? 利用平均比熱容直線 ? 定值比熱容 ? 實驗表明： – 理想氣體的比熱容是溫度的 復(fù)雜函數(shù) ，且隨著溫度的升高而增大。 理想氣體比熱容之間的關(guān)系 gggvpRdTdTRdT)TR(ddT)pv(ddTdu)pv(ddudTdu)pvu(ddTdudhcc?????????????)(Rcc gvp 143 ???? 邁耶公式 （ Mayer’ s formula） ： ? 兩邊同乘以氣體的摩爾質(zhì)量： p m V m ( 3 1 5 )C C R? ? ??比熱容比： v 11 1pggcRcR???????p,mv v , m pcCcC? ??? 實際使用中 cv不易測準(zhǔn)。 ? 可用 cv和 cp計算氣體的 U（ u）、 H（ h）、Q（ q） 。 cv和 cp的說明 ? cv和 cp是狀態(tài)參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，因此也是狀態(tài)參數(shù)。 比定容熱容 cv ? 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，任意準(zhǔn)靜態(tài)過程： q d u p d v d h v d p? ? ? ? ?? u是狀態(tài)參數(shù) ),( vTfu ?vT( ) ( )uud u d T d vTv????vT( ) [ ( ) ]uuq d T p d vTv???? ? ? ?? 定容： v()uq d TT? ???? v v v( ) ( )qucd T T? ????Specific heat at constant volume 0?dv? 單位物量的物質(zhì)在 定容 過程中溫度變化1K時 熱力學(xué)能的變化值。單位 J／() ? 計算氣體的內(nèi)能 , 焓 , 熱量都要用到（比）熱容（ Specific Heats） 。 dTQC ??? 比熱容： 1kg工質(zhì)溫度升高 1K所需的熱量，以 c表示。由于使用，壓力降低至 ，而溫度未變。K) gmg1 k g ( 3 1 )1 m o l ( 3 4 ) ( 3 6 ) p v R Tp V R Tm p V m R Tn p V n R T????氣體氣體質(zhì)量為 的氣體物質(zhì)的量為 的氣體 ( 3 7 )應(yīng)用理想氣體狀態(tài)時應(yīng)注意 ? 必須采用 絕對壓力 ，不能采用表壓力； ? 必須使用 絕對溫度（熱力學(xué)溫標(biāo)） ，不能使用攝氏溫標(biāo)或華氏溫標(biāo)； ? p、 V、 T的 單位及量綱 必須與 Rg或 R相統(tǒng)一。K) ? R： 摩爾氣體常數(shù)， 與氣體種類和氣體狀態(tài)均無關(guān)。 T常溫 ， p7MPa 的 雙原子 分子 理想氣體 O2, N2, Air, CO, H2 ? 三原子 分子（ H2O, CO2)一般 不能 當(dāng)作理想氣體，特殊可以，如空調(diào)的 濕空氣 ，高溫?zé)煔獾?CO2 四種形式的理想氣體狀態(tài)方程 ? Rg：氣體常數(shù)， 與氣體種類有關(guān)，而與氣體狀態(tài)無關(guān)。 ? 當(dāng)實際氣體 p很小 ,V很大 ,T不太低 時 , 即處于 遠(yuǎn)離液態(tài) 的稀薄狀態(tài)時 , 可視為理想氣體。 ? 理想氣體的基本假設(shè)： ? 分子為不占體積的彈性質(zhì)點 ? 除碰撞外分子間無作用力 )( Tuu ??? 理想氣體是實際氣體在 低壓高溫 時的抽象。如：常溫常壓下的空氣經(jīng)過壓氣機(jī)壓縮后稱為高壓氣體。如：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部工質(zhì)膨脹作功，實現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 –如：火力發(fā)電的 水 和 水蒸氣 、制冷空調(diào)中 制冷工質(zhì) 等。 –如：汽車發(fā)動機(jī)和航空發(fā)動機(jī)等以空氣為主的 燃?xì)?、空調(diào)中的 濕空氣 等。第三章 工質(zhì)的熱力性質(zhì) 和熱力過程 工程熱力學(xué)的兩大類工質(zhì) ? 理想氣體（ ideal gas）： –可用 簡單 的式子描述。是所有工質(zhì)中具有最簡單熱力性質(zhì)的工質(zhì)。 ? 實際氣體（ real gas）： –不能用 簡單 的式子描述的真實工質(zhì)。 熱力過程 (thermodynamic process) 能量轉(zhuǎn)換 ，熱力系的工質(zhì)狀態(tài)必須經(jīng)過一系列的變化，稱為 熱力過程 。 從某一熱力狀態(tài)變換到另一種熱力狀態(tài)的過程 ，稱為 熱力過程 。 第二節(jié) 理想氣體的熱力性質(zhì) 和熱力過程 理想氣體及其狀態(tài)方程 ? 理想氣體（ ideal gas） 定義： – 遵循克拉貝龍 (Clapeyron)狀態(tài)方程的氣體，即 基本狀態(tài)參數(shù) p、 v、 T 滿足方程 常數(shù)?Tpv的氣體稱為理想氣體。 ? 現(xiàn)實中沒有理想氣體。 ? 工程中很多氣體遠(yuǎn)離液態(tài)時，接近于理想氣體的假設(shè)條件。 單位為 J/(kg R=MRg= J/(mol 例 31 ? 體積為 ，其壓力