【正文】 ②過程是否滿足熱力學(xué)第二定律？ 0)294233()294355(0??????????????ppsccHHWHQ系統(tǒng) 1Kg。 294K 。 355K 。 233K ln2 9 42 3 3lnln2 9 43 5 5 ???????????????????????????????RcRcSSSSppggf)./(2 9 )。 理想氣體混合物的成分 ? 質(zhì)量分率 ? 體積分率（摩爾分率） ???njjiimmx111???niix???njjiinny111???niiy關(guān)系： 道爾頓分壓定律 ???njjjiiiMyMyx1???njjjiiiMxMxy1)/(/iiii ryVVpp ??? 平均分子量和平均氣體常數(shù) 視混合氣體為某一種單一氣體： 行為等效（摩爾數(shù)、質(zhì)量與混合氣體相等） 備注： ?? ?????niiinjjjMyMxNmM11)()/(1?? ?????niiinjjjm RxRyMRR11)()/(1)./( KKgKJMMRR m ?? 理想氣體混合物的比熱容、內(nèi)能、焓 ? 比熱容 ① 單位質(zhì)量熱容 ② 單位摩爾熱容 ③ 單位體積熱容 ???niiicxc1)(???nimiim CxC1)(???niiicyc139。 )(? 內(nèi)能 ① 一定量混合氣體的內(nèi)能 ② 一定量混合氣體的內(nèi)能變化 ③ 單位質(zhì)量混合氣體等效內(nèi)能 ???niiiumU1)(?????niii umU1)(???niiiuxu1)(? 焓 ①一定量混合氣體的焓 ②一定量混合氣體的焓變 ③單位質(zhì)量混合氣體等效焓 ???niiihmH1)(?????niii hmH1)(???niii hxh1)(? 熵 ①一定量混合氣體的熵 ②一定量混合氣體的熵變 ③單位質(zhì)量混合氣體等效熵 ???niii smS1)(?????niii smS1)(???niii sxs1)(例 3－ 4 絕熱過程；抽去隔板；混合均勻；理想氣體 求： ① 兩種氣體的質(zhì)量；② 混合氣體的壓力和溫度；③ 混合 氣體中的分壓；④ 混合過程的熵變。 ? Z＝ 1 ，實(shí)際氣體與理想氣體無差異； ? Z偏離 1越大，實(shí)際氣體偏離理想氣體也越遠(yuǎn)。 ）， （ ,0C176。 如：空氣的臨界狀態(tài)為 ,； 氧氣的臨界狀態(tài)為 , 對比參數(shù)和對比態(tài)定律 ? 對比參數(shù)：實(shí)際參數(shù)與相應(yīng)臨界參數(shù)的比值。 例如： 空氣的臨界狀態(tài)為 ,； 氧氣的臨界狀態(tài)為 ,； 如空氣的壓力和溫度分別為 ,298K 問題：如果要求兩種氣體具有相同的對應(yīng)狀態(tài)，則氧氣 的壓力和溫度應(yīng)分別為多少？此時(shí)兩種氣體的對 比參數(shù)各為多少？ 普遍化壓縮因子 ——臨界壓縮因子 由實(shí)驗(yàn)得到： 之間的關(guān)系。進(jìn)而得到任何實(shí)際氣體在任何狀態(tài)下的 氣體狀態(tài)方程。239。 ????? pDpCpBZ10101 7 1 3 4 2 0 8 )(1rrrrTBTBTpBBZ??????? ? 范德華方程 考慮實(shí)際氣體與理想氣體的差異而提出。 2vabvRTp ??? R－ K方程 對范德華方程的改進(jìn)： 其中： )( bvvTabvRTp????ccccpRTbpTRa?? S－ R－ K方程 對 R－ K方程的改進(jìn)： 其中： )()(bvvTabvRTp????2221 7 7 )]1(1[4 2 7 4 )(?? ??????rTrpTRTa rccccpRTb 08 ? P－ R方程 對 R－ K方程、 S－ R－ K方程的改進(jìn)： 其中： )()()(bvbbvvTabvRTp??????2222 6 9 9 4 2 2 7 4 6 )]1(1[4 5 7 2 )(?? ??????rTrpTRTa rccccpRTb 0 77 ?說明： ? 還不斷地有新的方程推出； ? 范德華方程的方法論意義； ? 對于含有氫氣成分的混合氣體，其狀態(tài)方程、物性常數(shù)的計(jì)算等都有特定的公式（參見氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊等），不能采用上述公式計(jì)算。 ? 濕空氣符合道爾頓分壓定律； ? 濕空氣的焓值（以 1kg干空氣為基準(zhǔn)，且規(guī)定 273K時(shí)干空氣和水蒸氣的焓為零）： ? 濕空氣的熵值（以 1kg干空氣為基準(zhǔn)，且規(guī)定 273K，100kPa時(shí)干空氣和水蒸氣的焓為零）： 注： d為濕空氣的絕對濕度。 幾個(gè)概念： ? 水的飽和溫度：一定壓力下，水開始沸騰的溫度。 1 過程線： 1－ 2 未飽和水 2－ 3 汽化 3－ 4 過熱蒸汽 2－ c 飽和水線 3－ c 飽和蒸汽線 p v 1 2 4 3 c T s 1 2 4 3 c 水蒸氣的狀態(tài)方程 典型方程（烏卡諾維奇方程）： )1(1?????niii vBRTpv2231 nTCRbRTaB????222332432232 ))(81)(1(412 nmmnTCRvnvbTkTbC RB??? ?????4 氣體與蒸氣的熱力過程 理想氣體的熱力過程 熱力過程：系統(tǒng)熱力狀態(tài)的變化歷程。 目的：為熱工裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供依據(jù)。 ? m=0 定壓過程 ? m=1 定溫過程 ? m=k 絕熱過程 ? m=無窮大 定容過程 問題：狀態(tài)演變過程中， m一定保持恒定嗎？ Cpv m ?過程方程 如何影響狀態(tài)參數(shù)？ 如何影響過程參數(shù)？ 例如：功（膨脹功、技術(shù)功） 例如：熵產(chǎn) 對比總結(jié)不同熱力過程演變中能量的轉(zhuǎn)換傳遞 ?? 21 p dvw ??? 21 v d pw t 蒸氣的熱力過程 計(jì)算方式：利用水蒸氣的焓熵圖。 焓熵圖說明： ①橫坐標(biāo)為熵，縱坐標(biāo)為焓； ②圖中有四類曲線，分別是等溫線、等壓線、等容線、和等干度線 。 絕對濕度：單位容積的濕空氣中包含的水蒸氣質(zhì)量。 相對濕度：濕空氣的絕對濕度與飽和空氣的絕對濕度 之比。 氣體的絕熱節(jié)流 能量方程： 結(jié)論： 絕熱節(jié)流 過程為等焓過程、熵增過程。 能量的品質(zhì)：能量的做功能力。w2=(KJ) 高溫?zé)嵩?T1 低溫?zé)嵩?T2 Q1 Q2 W 1KJ功 → 1KJ熱量 1KJ熱量 → ？功 結(jié)論：不同能量形式的品質(zhì)不同！同種能量形式不同 參數(shù)能量的品質(zhì)也不同！ 對能量的描述：兼顧能量的數(shù)量和質(zhì)量（品質(zhì)）， 數(shù) 量 和 質(zhì)量 并重！ 已有的能量參數(shù)的局限性 焓：不能反映能量的“品質(zhì)”！ 例： 絕熱節(jié)流 是等焓過程，但節(jié)流前后工質(zhì)做功 能力不同！ 內(nèi)能：不能反映能力的品“質(zhì)”！ 例：等溫自由膨脹前后的內(nèi)能不變，做功能力 卻不一樣！ 熵：與能力的品質(zhì)有關(guān)，但不是能量參數(shù)，也不能反 映能量的數(shù)量！ 等溫過程 能量轉(zhuǎn)換的限度 ? 可無限轉(zhuǎn)換的能量：如電磁能、機(jī)械能（風(fēng)能、水能），理論上可以全部轉(zhuǎn)換為其它形式的能量，“質(zhì)”與“量”是統(tǒng)一的。 ? 不可轉(zhuǎn)換的能量：如環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)能，不能轉(zhuǎn)換為功！“質(zhì)”與“量”極端不統(tǒng)一。 結(jié)論 2：能量中包含兩個(gè)部分，一部分為可無限轉(zhuǎn)換的 能量，另一部分為不可轉(zhuǎn)換的能量。 為“可無限轉(zhuǎn)換能量”的那部分能量。 問題 2：“最大限度 …”？ ? 耗散效應(yīng)對能量轉(zhuǎn)換的影響？ ? “只有在可逆過程中，才存在最大的能量轉(zhuǎn)換效率” 問題 3 能量＝ exergy anergy ? 可無限轉(zhuǎn)換的能量：能量＝ exergy ? 可有限轉(zhuǎn)換的能量：能量＝ exergy＋ anergy ? 不可轉(zhuǎn)換的能量：能量＝ anergy 能質(zhì)系數(shù) λ λ ＝ exergy/能量 ? 可無限轉(zhuǎn)換的能量： λ ＝ 1 ? 可有限轉(zhuǎn)換的能量： 0λ 1 ? 不可轉(zhuǎn)換的能量： λ =0 結(jié)論：能質(zhì)系數(shù)描述了能量品位的高低！ 問題：如何計(jì)算熱量的能質(zhì)系數(shù)？ 環(huán)境介質(zhì) ? ? 應(yīng)該建立一種統(tǒng)一的、通用的環(huán)境介質(zhì)模型！ ? 在確定環(huán)境介質(zhì)模型時(shí)，應(yīng)考慮環(huán)境介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)！ ? 環(huán)境介質(zhì)的 exergy 為 0！ ? 表示了所研究系統(tǒng)偏離環(huán)境介質(zhì)的距離，偏離越遠(yuǎn)， exergy 值越大！ ? 環(huán)境介質(zhì)包括了大氣圈、水圈、巖石圈！并與自然環(huán)境接近！ ? 環(huán)境介質(zhì)由蛻化程度最高的物質(zhì)并按大自然的構(gòu)成（物理的和化學(xué)的）為藍(lán)本。 成分，％ N2 O2 H2O Ar CO2 成分，％ NaCl MgCl2 H2O % MgSO4 CaSO4 KCl 成分，％ 白云石 滑石 莫來石 赤鐵石 金紅石 磷灰石 軟錳礦 KP aPKTCOCO298..?? 的分類 ? ① 功 exergy 以機(jī)械能形式呈現(xiàn)，如動(dòng)能 exergy 、 勢能 exergy 、 光能 exergy 等。 ?也是唯一的與環(huán)境相聯(lián)系的物理量，因而為環(huán)境評價(jià)奠定了基