气体热力学性质课件.pptVIP

3—1理想气体的内能（热力学能）和焓一、热力学能?1、内能是温度的单值函数理想气体的内能仅仅是内动能，而无内位能。∴内能是温度的单值函数。u=f(t)。这个结论可通过焦耳实验证明：两个由阀门连接的金属容器，放置于一个有绝热壁的水槽中，两容器可以通过金属壁和水实现热交换，实验前先在A中充以低压空气，而将B抽成真空。当整个装置达到稳定时先测量水（亦即空气）的温度，然后打开阀门，让空气自由膨胀，充满两个容器，当状态稳定时，再测一次温度，测出的结果：温度不变。实验结果表明：空气自由膨胀前后温度相同。

过程分析：取A+B内空气为闭口系统：根据热力学第一定律过程中逻辑推理，过程中，气体的压力、比容变化了，只有温度不变，所以理想气体内能是温度的单值函数。即：u=f(T)

思考题：图示，点2、3、4、5在同一条等温线上，比较△u、△u、△u、121314△u谁大谁小？15分析：

2、内能的计算：对于定容加热过程：对理想气体，定容比热以c表示：v0只要知道定容比热c随温度的变化关系，便可利用v0上述公式计算理想气体比热力学能的变化。思考：是否一定是定容过程，才可用上述公式进行计算？

二、焓1、焓是温度的单值数：由焓的定式：即：2、焓的计算：对于定压加热过程：对理想气体，定压比热以c表示：p0

3—2理想气体的比热比热是物质的重要热力学性质之一，在热力学中，主要是建立比热的概念，并应用比热的实验数据作为热量分析和计算的基础。一、比热的概念（质量比热）比热容是1kg的物质在温度每变化1K（1℃）时，所吸收或放出的热量。在一般情况下，加热可使气体温度升高，且温升与加热量成正比，即：平均比热，即在温度间隔△T=T-T内使气体温21度升高1K时，所需热量。

瞬时比热（真实比热）：平均比热是为了方便计算而虚拟的，而瞬时热容是真实的。注意：这里的δq是无摩擦准静过程中所接受的热量。

影响比热的因素：?1、物质的性质：?2、度量的单位：质量比热－符号c；单位：J/(kg.K)容积比热－符号C；单位：J/(m.K3)摩尔比热－符号C；单位：J/(mol.K)m三者之间的换算关系：C＝cρ＝C/(22.4×10－3)J/(m.K)30m式中：ρ—气体在标准状态下的密度。0或：C=22.4×10-3C=McJ/(mol.K)m

?3、加热方式：热量是过程量，所以比热与加热方式有关，常见的加热过程有定压加热过程和定容加热过程，相应有定压比热c和定容比热c。pv定压质量比热c：表示在定压下，1kg质量的工质温度每p变化1K所放出或吸进的热量。定容质量比热c：表示在定容下，1kg质量的工质温度每v变化1K所放出或吸进的热量。cp＞cv考虑：c与c谁大谁小vp？

?4、与工质所处的状态有关：实验证明，实际气体的比热是温度和压力的函数，即c=f(t、p)，但对于理想气体，比热仅仅是温度的单值函数，即c=f(t)。曲线AB反映了c与t的变化关系，温度越高，比热越大。

二、比热与状态参数的关系：由于热量与过程有关，而在热力设备中最常见的加热方式是压力不变或容积不变，所以比热容分为定压比热和定容比热。定容比热cv质量比热定压比热cp同理，还有摩尔定压和定容比热即容积定压和定容比热。下面以质量比热为例进行分析。

1、定容比热cv0根据热力学第一定律：对任意气体：将（2）代入（1）：根据c的定义式：定容过程：上式可见；定容比热等于在定容条件下，温度升高1K时，比热力学能增加的数值。

对任意气体：对理想气体：说明：理想气体的定容比热为单位质量的物质在任何过程中，温度升高1K时，比热力学能增加的数值。由于比热力学能是状态参数，所以c也是仅仅和物质状态参v0数有关的热力学参数。

2、定压比热cp0根据热力学第一定律：对任意气体：将（2）代入（1）：根据c的定义式：定压过程：上式可见；定压比热等于在定压条件下，温度升高1K时，比焓增加的数值。

对任意气体：对理想气体：说明：理想气体的定压比热为单位质量的物质在任何过程中，温度升高1K时，比焓增加的数值。由于焓是状态参数，所以c是仅和物质状态有关的热力学参数。p0

三、定压比热与定容比热的关系：1、迈耶公式：迈耶公式R的物理意义：R为在定压过程中，温度升高1K时，g1kg工质对外输出的膨胀功。即：将上式两面同乘M：有了以上关系式，CC只要通过实验测出一p0.m和v0.m中个，另一个即可求出。

2、质量热容比（比热比）：热容比γ：迈耶公式：从上述两公式，可得出：即：

三、比热与温度的关系：前面介绍了比热容的定义式：由于理想气体的比热力学能和焓都是温度的单值函数，所以，理想气体的比热也只是温度的单值函数。不同气体比热与温度的关系