理想气体的性质讲义.ppt

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* 6.利用混合物成分求M混和Rg混? a)已知质量分数 * b)已知摩尔分数 例题:氧气与氮气混合(1) 刚性绝热容器隔板两侧各储有1kmol O2和N2。且VA=VB, TA=TB。抽去隔板,系统平衡 后,求:熵变。 解:取容器内全部气体为系统 且均为1kmol 即 0 0 混合前: 混合后: 0 取混合前气体状态(pA1,TA)为参考状态,则O2及N2终态的熵值即为从参考状态到终态的熵变,所以 例题:氧气和氮气混合(2) 刚性容器A,B分别储有1kmolO2和N2,将它们混合装于C,若VA=VB=VC,TA=TB=TC 求:熵变。 混合后 解:混合前 讨论: 若O2改成N2,ΔS’=? 为什么ΔS与ΔS’不同? d)气体热力性质表 附表7 讨论: 定比热:Δu=646.2kJkg; Δh=904.5kJ/kg 平均比热表: Δu=732.1kJ/kg; Δh=990.4kJkg 气体热力性质表 : Δu= 732.0kJ/kg;Δh=990.3kJ/kg 平均比热直线 : Δu=729.9kJkg; Δh=988.1kJ/kg 1)定比热误差较大 2)上述计算与压力变化无关? §3 理想气体的u、h、s 一、理想气体的u 1843年焦耳实验,对于理想气体 A B 绝热自由膨胀 p v T 不变 真空 理想气体的内能u 理气绝热自由膨胀 p v T 不变 理想气体u只与T有关 理想气体内能的物理解释 内能=内动能+内位能 T, v 理想气体无分子间作用力,内能只决定于内动能 ? 如何求理想气体的内能 u T 理想气体内能的计算 理想气体,任何过程 理想气体 实际气体 二、理想气体的焓 理想气体,任何过程 理想气体 实际气体 理想气体h只与T有关 例: 容器A初始时真空,充气,若充入空气h等于常数,求:充气后A内气体温度。 解:取A为控制容积 已知: 0 因空气为理想气体,故其h和u 仅是温度函数 1)取0℃为基点 2)取0 K为基点 为什么? 结论: 情况1)实际上有两个参考点,即 所以可任选参考温度,但一个问题中只能有一 个参考点。 三、熵( Entropy) 熵的简单引入 reversible 广延量 [kJ/K] 比参数 [kJ/kg.K] ds: 可逆过程 ?qrev除以传热时的T所得的商 清华大学刘仙洲教授命名为“熵” 熵的说明 2、熵的物理意义:熵体现了可逆过程 传热的大小与方向 3、符号规定 系统吸热时为正 Q 0 dS 0 系统放热时为负 Q 0 dS 0 4、用途:判断热量方向 计算可逆过程的传热量 1、熵是状态参数 熵的定义: 可逆过程 理想气体 理想气体的熵 pv = RT 仅可逆适用? §4 理想气体u、h和s的计算 h、u 、s的计算要用cv 和 cp 适用于理想气体任何过程 1. 2. cv 为真实比热 3. cv 为平均比热 理想气体? u的计算 4. 若为空气,直接查 附表2 适用于理想气体任何过程 1. 2. cp 为真实比热 3. cp 为平均比热 理想气体? h的计算 4. 若为空气,直接查 附表2 1、若定比热 理想气体?s的计算(1) 适用于理想气体任何过程 理想气体? s的计算(2) 2、真实比热 取基准温度 T0 若为空气,查 附表2得 例:自由膨胀问题----熵增 某种理想气体作自由膨胀, 求:Δs12 解:1)因容器刚性绝热, 气体作自由膨胀 即T1=T2 0 又因为是闭口系,m不变,而V2=2V1 0 上述两种结论哪一个对?为什么? 为什么熵会增加? 既然 ? 结论: 1) 必须可逆 2)熵是状态参数,故用可逆方法推出的公式也 可用于不可逆过程。 3)不可逆绝热过程的熵变大于零。 例题:泄露过程中的换热量 有一可自由伸缩不计张力的容器内有压力为0.8MPa,温度27 ℃的空气74.33kg。由于泄漏,压力降至0.75MPa,温度不变。秤重后发现少了10kg。不计容器热阻,求过程中通过容器的换热量。已知大气压力p0=0.1MPa,温度t0=27℃,且空气的焓和热力学能分别服从h=1005TJ/kg,及u=718TJ/kg。 解:取容器为控制容积,先求初终态容积。初态时 终态时 泄漏过程是不稳定流动放气过程,列出微元过程的能量守恒程: 加入系统的能量 离开系统的能量

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