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第三章 理想气体的性质 §3-1 理想气体的概念 工程热力学需要过程工质的热力性质方面的知识 气态物质具有显著的膨胀压缩能力,适合做为热力过程的工质 视其距液态的远近,分为气体和蒸气 工程热力学的两大类工质 理想气体模型 哪些气体可当作理想气体 §3-2 理想气体状态方程 小结 例3-1：一钢瓶的容积为0.03 m3，其内装有压力为0.7Mpa、温度为20℃的氧气。现由于使用，压力降至0.28 Mpa，而温度未变。问钢瓶内的氧气被用去了多少？ 例3-2：某300MW机组锅炉燃煤所需的空气量在标准状态下为120×103m3/h，送风机实际送入的空气温度为27℃，出口压力表的读数为5.4×103Pa。当地大气压力为0.1Mpa，求送风机的实际送风量（m3/h）。 在实际工程中常常涉及标准立方米作为单位的情形，这样就要将“标准体积”与“实际体积”进行换算。 在利用状态方程计算涉及体积流量和质量流量的问题时，只需将体积流量qv视为体积V，质量流量qm视为m即可，此时状态方程应为 比热容是过程量还是状态量? 1. 定容比热容( cv ) 和定压比热容(cP )定容比热容cv 定压比热容cp Consider a constant pressure system It takes more energy to warm up a constant pressure system, because the system boundaries expand You need to provide the energy to increase the internal energy do the work required to move the system boundary We’ll worry about the math later, but… cv和cp的说明 a.按定比热计算理想气体热容 b.按平均比热计算理想气体的热容 c.按真实比热计算理想气体的热容 小结 理想气体热力学能的物理解释 §3-5 理想气体混合物 热力过程中的工质大都为气体混合物 例3-4:锅炉燃烧产生的烟气中，按容积分数二氧化碳占12%，氮气占80%，其余为水蒸气。假定烟气中水蒸气可视为理想气体，试求： （1）烟气折合千摩尔质量和折合气体常数； （2）各组元的质量分数； （3）若已知烟气的压力为0.1MPa，试求烟气中水蒸气的分压力。 quiz 何谓理想气体和实际气体？火电厂的工质水蒸气可视为理想气体吗？ 热力学第一定律的数学表达式可写成 或 两者有何不同？ 气体常数Rg与气体种类是否有关？与状态呢？ 理想气体的cp－cv＝ ，与气体状态 关？ 容器内盛有一定状态的理想气体，如将气体放出一部分后重新又达到新的平衡状态，放气前后两个平衡状态之间可否表示为下列形式： 空气的熵变 （以T,V给定气体状态） 1kmol气体熵变 例：锅炉烟气 CO2, CO, H2O, N2 燃气轮机中的燃气 空调工程中的湿空气 水蒸气含量低，稀薄，当作理想气体 水蒸气含量可变化，单独研究 理想气体的混合物仍为理想气体 1. 理想混合气体的假拟分子 假想理想气体由某单一分子（假拟分子）组成，分子数等于混合气体中各组元分子之和，分子的总质量等于各组元的分子质量之和 。 2. 混合气体的千摩尔质量和折算气体常数 混合气体由k种成分（组元）组成，各组元的千摩尔数分别为n1,n2,……nk；混合气体相应于其假拟分子的千摩尔数为n ，则 ⑴ 混合气体的千摩尔数 混合气体假拟千摩尔数等于各组元千摩尔数之和 。 各组元的质量分别为m1，m2，…… mk kg 千摩尔质量分别为M1，M2，…… Mk kg/kmol 混合气体质量为m kg，折算千摩尔质量为Meq kg/kmol，由质量守恒定律 ⑵ 混合气体的假拟（折算）千摩尔质量 ⑶ 混合气体的折算气体常数 3. 混合气体中各组元的分压力Pi 定义：在混合气体的温度下，各组元单独占有混合气体的总容积时相应具有的压力 p T V p T V p T V p T V 分压力pi 道尔顿（Dolton）定律：混合气体的总压力等于各组元分压力之和 ⑵ 道尔顿分压定律 ⑴ 以分压力表达的第i 组元的状态方程 PiV = miRgiT PiV = niRT 及 4. 混合气体中各组元的分容积Vi 分容积定义：在混合气体的温度下，当某组元的压力等于混合气体的总压力时，相应具有的容积 p T V p T V p T V p T V 分容