理想气体的热力性质及过程.ppt

第四节 理想气体混合物 1、混合气体的分压力和分容积 理想混合物特征：混合物是由各种单一的理想气体机械混合而成，混合后的气体符合理想气体分子模型。组成混合物的各种单一气体称为组分或组元。 机械混合是指组分之间 不发生化学反应。 道尔顿分压定律 混合气体的总压力等于各组分气体分压力的总和，即： 第二十八页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 亚美格分容积定律 混合气体的总容积等于各组分气体分容积的总和，即： PiV=niRT pVi=niRT 道尔顿定律和亚美格定律只适用于理想气体，他们反映了混合物 与各组分气体之间压力和容积的关系，是理想气体混合物遵循的基本定律。 第二十九页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 2. 混合气体的成分 混合物的成分是指：各组分的物量占混合物总物量的百分数。有质量百分数、摩尔百分数和体积百分数三种。 第三十页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 三者之间的换算关系 分压计算公式 第三十一页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 3. 混合气体的折合摩尔质量和折合气体常数 将混合气体作为一个整体，看成某种假想的单一气体，则在状态方程中应 预先确定它的气体常数Rg。该气体常数由原混合气体的成分确定，称为折合气体常数。 设混合气体总质量m kg，总 摩尔数 n mol，则混合气体折合摩尔质量定义为： 第三十二页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 折合气体常数： 讨论： 对于成分一定的混合气体， 第三十三页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 4. 混合气体的比热容、热力学能、焓和熵 混合气体的比热容 第三十四页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 混合气体的热力学能、焓和熵 (1) 对m kg 混合气体的热力学能、焓和熵 (2) 对1 kg 混合气体的热力学能、焓和熵 第三十五页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 例3.5 解: (1) 选1、2、3截面之间的混合空间为稳流系，稳流系能量方程为： Q=ΔH+Wt 由题意知：Q=0，Wt=0 则 ΔH=H3-(H1+H2)=0 即：（qm1+qm2）h2-qm1h1-qm2h2=0 qm1cp1(T3-T1)+qm2cp2(T3-T2)=0 →T3=337.17(K) (2)由于氮气和氧气均为双原子气体，k=1.4，所以 第三十六页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 计算熵变 第三十七页，共七十页，2022年，8月28日 第四节 理想气体混合物 由分压力公式pi=xip，计算混合后N2的摩尔分数和分压力 第三十八页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 1、理想气体的过程方程 大部分理想气体可逆过程中气体基本状态参数间满足下列关系式。 n是常量， 每一过程只有一 n 值 n 称为多变方程 将上式进行两边取对数，变形可得： 第三十九页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 对定压过程、定容过程、定温过程和定熵过程，其过程方程分别为： n＝0 n＝∞ n＝1 n＝k 第四十页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 利用理想气体状态方程，对多变方程还可以推导出如下过程方程 基本过程是多变过程的特例 第四十一页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 2、 基本状态参数关系式 设1、2为过程中任意2点，则： 当 n=0时，为定压过程： 第四十二页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 当 n=∞时，为定容过程： 当 n=1时，为定温过程： 当n=k时，为定熵过程： 第四十三页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 3、 功量和热量的计算 （1）功量 利用可逆过程容积功的基本积分计算式 第四十四页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 工程实际中，T1、P1、P2一般为已知的较多，则 多变过程的容积功计算公式 多变过程技术功的计算公式： 第四十五页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 注：wt=nw 第四十六页，共七十页，2022年，8月28日 第五节 理想气体的热力过程 当n=1时为定温过程，以上推导的公式得不到确切的