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本章基本要求 本章重点 三 、比热容的计算及热量的计算 定值、真实、平均比热 1、定值比热:凡分子中原子数目相同,因而其运动自由度也相同的气体,它们的摩尔比热值都相等,称为定值比热. 根据分子运动论的观点,理想气体的比热值仅取决于气体分子结构,与气体所处状态无关。 i :分子运动的自由度数目 单原子:3; 双原子: 5; 多原子:7 单原子气体 双原子气体 多原子气体 Mcv 3/2R0 5/2R0 7/2R0 Mcp 5/2R0 7/2R0 9/2R0 k=cp/cv 1.66 1.40 1.29 表3-2:理想气体定值摩尔比热容和k值 定值比热: 代入有关数据,可得 单原子气体 双原子气体 多原子气体 上述结果对于单原子分子气体符合较好,对于双原子和多原子分子气体存在有较大偏差,其主要原因是它们的真实比热随温度而变化。 热量的计算: (P25,表2-3) 2、真实比热。相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。 工程上一般用多项式形式表示比热与温度的函数关系: 平均比热 : c t 3、平均比热 面积: DEFGD → 矩形面积: MNFGM 矩形面积高度: 即 而 于是 取0℃为参考温度 §2-3混合气体的性质 1、混合气体的分压力 : 维持混合气体的温度和容积不变时,各组成气体所具有的压力 2、道尔顿分压定律 : 混合气体的总压力p等于各组成气体分压力pi之和。即: 一、分压力定律和分容积定律: p T V p T V p T V p T V 分压力pi partial pressure 混合气体分压力示意图 p T V p T V p T V p T V 分容积Vi partial volume 3、阿密盖特分容积定律 混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和。 即: 质量成分: 容积成分: 摩尔成分: 某组元气体的质量 混合气体总质量 某组元气体的容积 混合气体总容积 组元气体的摩尔数 混合气体总摩尔数 有关定义 p T V p T V p T V p T V 分压力pi 4、总压和分压力关系: p T V p T V p T V p T V 分容积Vi 容积成分 =摩尔成分 5、总容积和分容积关系: 二、混合气体热力学能、焓和熵 1、理想混合气体的热力学能、焓和熵 等于各组成气体的热力学能、焓和熵的总和。 内能: 焓: 熵: 2、理想混合气体的比热力学能、比焓和 比熵 其中,gi为组成气体的质量成分。 比内能: 比焓: 比熵: (p32)例题2-5 例题2-7 作业: P41 习题: NO.2-15(略) NO.2-17 本章应注意的问题 2.考虑比热随温度变化后,产生了多种计算理想气体热 力参数变化量的方法,要熟练地掌握和运用这些方法, 必须多加练习才能达到目的。 1.运用理想气体状态方程确定气体的数量和体 积等,需特别注意有关物理量的含义及单位的选取。 3.在非定值比热情况下,理想气体内能、焓变化量的计算 方法,理想混合气体的分量表示法,理想混合气体相 对分子质量和气体常数的计算。 特殊:工程上一般将气体的真实比热容简化拟合为温度的直线关系,记为 于是,有 改写为 于是得 使用时请注意用: 例如,在0℃到1000℃的范围内,空气的质量定压比热容和质量定容比热容: kJ/(kg·K) kJ/(kg·K) 第三章 气体和蒸气的性质Properties of gas and vapor 3-1 理想气体 3-2 理想气体的比热容 3-3 理想气体的热力学能、焓和熵 3-4 水蒸气的饱和状态和相图 3-5 水的汽化过程和临界点 3-6 水和水蒸气的状态参数 3-7 水蒸气表和图 第五章之后讲解 1.掌握理想气体状态方程的各种表述形式, 并应用理想气体状态方程及理想气体定值比热 进行各种热力计算; 2.掌握理想气体平均比热的概念和计算方法; 1 理想气体的热力性质; 2 理想气体状态参数间的关系; 3 理想气体比热; 工程热力学的两大类工质 1、理想气体(ideal gas):可用简单的式子描述。 例如:如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等。 2、实际气体(real gas):不能用简单的式子描述,真实工质。 例如: 火力发电的水和水蒸气、 制冷空调中制冷工质等。 可忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响; 分子间无动能损失,远离液态区域。 实际气体简化为理想气体
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