理想气体性质课件

理想气体性质如何理解题意如何理解题意1。一般默认为理想气体一般默认为理想气体2。快过程。快过程绝热、绝热、非平衡非平衡3。慢过程。慢过程平衡、可逆平衡、可逆4。导热好。导热好，热阻小，热阻小等温等温6。动势能一般不计动势能一般不计5。刚性壁。刚性壁无容积功无容积功8。最大最小功、最高温度、最高压力最大最小功、最高温度、最高压力可逆可逆9。利用外参数利用外参数算功算功7。有质量活塞的平衡考虑惯性力。有质量活塞的平衡考虑惯性力第三章气体和蒸汽性质热力性质（工质能量转换特性）状态函数热力性质（工质能量转换特性）状态函数过程中有相变过程中有相变物质的物质的 p-v-T关系关系固固-液液临界点临界点液液-气气气气固固-气气固固液液三相线三相线等压线等压线等温线等温线水水 H H2 2O O二氧化碳二氧化碳 COCO2 2实际气体离液态较近时称蒸气实际气体离液态较近时称蒸气,否则称气体否则称气体内参数和物种有关内参数和物种有关3-1 概述概述如何求如何求p=p(T,v)?如何求如何求u、h、s?P221定压比热定压比热3-1 概述概述状态方程状态方程理想气理想气体比热体比热可取零p=常数（足够小）原来只需量测原来只需量测 p、v、T和和cp0就能就能确定状态函数！确定状态函数！第三章第三章 气体和蒸汽性质气体和蒸汽性质3-1 概述概述3-2比热和熵的定义比热和熵的定义3-3理想气体模型理想气体模型3-4理想气体的状态参数计算理想气体的状态参数计算3-5 相平衡与相变相平衡与相变3-6水的水的p-v-T关系关系3-7水的状态参数计算水的状态参数计算理想气体理想气体比热是过比热是过程量程量比热的古典定义比热的古典定义热容定义（广延量）热容定义（广延量）：物物体升高单位温度所需热量体升高单位温度所需热量比热比热(容容):麽尔热容麽尔热容:J/(kgK)J/（molK）麽尔数麽尔数定容过程定容过程-定容比热定容比热定压过程定压过程-定压比热定压比热specificheat比热的热力学定义（比热的热力学定义（现代现代）可逆定容可逆定容定压比热定压比热定容比热定容比热状态量状态量可逆定压可逆定压可测量可测量两种比热的关系两种比热的关系(见见P224)如何量测比热如何量测比热？1克纯水在标准气压下把温度升高1摄氏度所需要的热量1卡卡水水气气熵熵 entropy1850 1850 克劳修斯（克劳修斯（Clausius Clausius 德国德国)证明了证明了状态参数状态参数熵熵可逆过程可逆过程4版第五章版第五章P220比熵比熵取零可逆传热可逆传热不可逆传热不可逆传热不可逆作功不可逆作功可逆过程定义的熵可用于不可逆过程的计算可逆过程定义的熵可用于不可逆过程的计算sT12定压过程定压过程温熵图温熵图(示热图示热图)sT1s1T12s2T2可逆过程可逆过程=面积面积12s12s2 2s s1 1吸热吸热放热放热什么是理想气体？什么是理想气体？宏观宏观:满足满足ideal-gasequationofstate（Clapeyron）分子为不占体积的弹性质点分子为不占体积的弹性质点除碰撞外分子间无作用力除碰撞外分子间无作用力微观微观:3-3理想气体模型理想气体模型实际为近似满足实际为近似满足满足满足方程的建立方程的建立(宏观宏观)16621662年年 波义耳波义耳(Boyle)(Boyle)英国英国 1676 1676年年 马略特马略特(Mariotte)(Mariotte)法国法国18021802年年 盖盖.吕萨克吕萨克(Gay.Lussac)(Gay.Lussac)法国法国1 12 218341834年年 克拉贝隆克拉贝隆(mile Clapeyron)mile Clapeyron)法国法国标准状态取取3 34 4和和由由2 21 14 4由由5 53 35 5气体摩尔数气体摩尔数摩尔质量摩尔质量气体常数气体常数由阿佛加德罗定律由阿佛加德罗定律气体常数气体常数气体通用常数气体通用常数18571857年年 克劳修斯（克劳修斯（Clausius)Clausius)德国由理想德国由理想气体的微观定义得气体的微观定义得单位体积分子数单位体积分子数波耳茨曼常数波耳茨曼常数状态方程式的建立状态方程式的建立(微观微观)方程汇总方程汇总摩尔（摩尔（molmol）物质中包含的基本单元数与物质中包含的基本单元数与0.0120.012千克碳千克碳1212的原子数目相等时物质的量为的原子数目相等时物质的量为1 1摩尔，基本摩尔，基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其它单元可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的特定组合。粒子，或是这些粒子的特定组合。热力学中的基本单元指分子，热力学中的基本单元指分子，1 1摩尔气体含摩尔气体含有的分子数，为有的分子数，为 个个摩尔质量摩尔质量M实验表明，任何物质实验表明，任何物质 个个分子的质量分子的质量(摩尔质量摩尔质量)，以克为单，以克为单位时，恰等于其分子量。位时，恰等于其分子量。实验表明实验表明阿佛加德罗定律阿佛加德罗定律同温、同压下，各种气体的摩尔容同温、同压下，各种气体的摩尔容积都相同。标准状态下各种气体的积都相同。标准状态下各种气体的千摩尔容积都为千摩尔容积都为22.422.4立方米。立方米。同温度、同压力下，同体积的各同温度、同压力下，同体积的各种气体具有相同的分子数。种气体具有相同的分子数。理想气体理想气体误差小于误差小于0.8%等压线等压线水水 H H2 2O O什么情况下实际气体可模化为理想气体什么情况下实际气体可模化为理想气体理想气体实质上是实际气体在压力趋近理想气体实质上是实际气体在压力趋近于零，或比体积近于无穷大的极限。于零，或比体积近于无穷大的极限。实际气体在压力不太高实际气体在压力不太高,温度不太低可视为理想温度不太低可视为理想气体。如气体。如:氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、上述气体混合物氧化碳、上述气体混合物 以及燃气、烟气以及燃气、烟气.实际气体离液态较近时称蒸气实际气体离液态较近时称蒸气,通常不能视为理通常不能视为理想气体想气体.如如:水蒸气水蒸气 氨蒸气氨蒸气 、氟里昂蒸气、氟里昂蒸气 什么情况下实际气体可模化为理想气体什么情况下实际气体可模化为理想气体与临界压与临界压力和温度力和温度相比相比理想气体内能与焓的特性理想气体内能与焓的特性焦耳真空膨胀实验焦耳真空膨胀实验 1834气体气体真空真空水水新平衡态新平衡态初态初态终态终态透热璧透热璧取气体为系统取气体为系统由由由由P194页页分子间无作用力分子间无作用力的变化不影响内能的变化不影响内能理想气体内能与焓特性理想气体内能与焓特性理想气体比热理想气体比热单原子气体单原子气体由实验和统计论确定由实验和统计论确定迈耶公式迈耶公式实际气体实际气体(见见P199)P199)定容比热和定压比热的关系定容比热和定压比热的关系比热比比热比空气空气 的变化慢于的变化慢于定容比热和定压比热的关系定容比热和定压比热的关系(specificheatratio;ratioofspecificheatcapacity)sT12等内能线等内能线理想气体一切理想气体一切同温限之间过同温限之间过程的程的u相同相同 理想气体热力学能差，定容传热计算公式理想气体热力学能差，定容传热计算公式sT12等焓线等焓线理想气体一切理想气体一切同温限之间过同温限之间过程的程的h相同相同 理想气体焓差，定压传热计算公式理想气体焓差，定压传热计算公式sT12理想气体理想气体 s(T,p)理想气体熵差的计算公式理想气体熵差的计算公式不可逆不可逆 理想气体热力能差、焓差、熵差的计算方法理想气体热力能差、焓差、熵差的计算方法近似积分法近似积分法精确积分法精确积分法定值积分法定值积分法直线近似法直线近似法理论值理论值中点值中点值平均值平均值解析积分法、积分函数法、积分中值法解析积分法、积分函数法、积分中值法定值积分法定值积分法理论值（理论值（定值比热容法定值比热容法）中点值中点值平均值平均值cpT由气体分子运动理论由气体分子运动理论单原子单原子 i=3=3双原子双原子 i=5=5多原子多原子 i=6=6附表附表3直线近似法直线近似法(平均比热直线式平均比热直线式)cpt附表附表6解析积分法解析积分法附表附表4积分函数法积分函数法(热力性质热力性质表法表法)任取基准点任取基准点（这里取这里取令令附表附表7若若?积分中值法积分中值法(平均比热容表法平均比热容表法)积分中值定理积分中值定理附表附表5附表附表5y曲线积分与路径无关问题曲线积分与路径无关问题x12四个等价命题四个等价命题势函数势函数物质的临界点物质的临界点热量卡的不同定义热量卡的不同定义营养学用的“15度卡路里”：将1克水在1大气压下由摄氏14.5度提升到15.5度所需的热量，约等于4.1855焦耳。“4度卡里路”：将1克水在1大气压下由摄氏3.5度提升到4.5度所需的热量。“平均卡路里”：将1克水在1大气压下由摄氏0度提升到100度所需的每度热量平均数，约等于4.190焦耳。International Steam Table的卡路里，相约4.1868焦耳。热力学和化学使用的“热化学卡路里”，相约4.184焦耳。p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe学习总结结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日