工程热第三篇.ppt
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*理想气体—不存在的假想气体,其分子是些弹性的、不具体积的质点,分子相互之间没有作用力。 3-2 理想气体状态方程式 一、理想气体状态方程式 pv=RgT 二、摩尔质量和摩尔体积 摩尔数 1mol气体体积 Vm=Mv 阿佛加德罗定律 标准状态下1mol任意气体的体积: Vm0=(Mv)0=0.0224m3 /mol 三、摩尔气体常数 摩尔气体常数R是与气体的状态和性质无关的普适恒量。 R= 8.3145 J/(mol·K) 不同种类气体的气体常数确定公式: M—摩尔质量 不同物理量时理想气体状态方程式的形式: 3.平均比热容直线关系式 比热容与温度成直线关系: c = a + bt 由热量计算式可导出平均比热容关系式: 4.定值比热容 忽略比热容的变化,把它作为定值处理。 有以下公式: i: 分子运动的自由度 3-4 理想气体的热力学能、焓和熵 混合物的组成: 三、混合物组成气体分数各种表示法之间的关系 四、理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵1.比热容 2.热力学能及焓 3. 熵 理想气体混合物的熵可表示为: * * 第三章 理想气体的性质 焦尔实验装置:两个有阀门的相连的金属容器,放置于一个有绝热壁的水槽中,两容器可以通过其金属壁和水实现热交换。 实验过程:A中充以低压的空气,B抽成真空。整个装置达到稳定时测量水(亦即空气)的温度,然后打开阀门,让空气自由膨胀充满两容器,当状态又达到稳定时再测量一次温度。测量结果:空气自由膨胀前后的温度相同。不同压力,重复实验,结果相同。 实验结论: u=f(T)—热力学能仅仅是温度的函数。 讨论:如何得出上述结论? 3-1 理想气体的概念 1mol理想气体 pV=RT 1kg理想气体 pv=RgT n mol理想气体 pV=nRT m kg理想气体 pV=mRgT 3-3 理想气体的比热容 一、比热容的定义 定义:物质温度升高1K所需的热量,以C表示,单位J/K。 质量热容 c 分类 摩尔热容 Cm 体积热容 C’ 三种热容间关系: Cm = Mc = 0.0224141 C’ 由于实际热力过程中定压过程和定容过程常见,因此引入比定压热容(质量定压热容)cp和比定容热容(质量定容热容)cv。 按比热容的定义,比定容热容可表示为: 由热力学第一定律,有 定容过程: 即: 该式可直接作为热力学中关于比定容热容的定义。 设u=f(T,v)求得 定压过程: 按比热容的定义,比定压热容可表示为: 由热力学第一定律,有 即: 该式可直接作为热力学中关于比定压热容的定义。 设h=f(T,p)求得 理想气体的比热容 设u=f(v,T)、 h=f(p,T),而理想气体的比热力学能u和比焓h仅是温度的函数,则其微分关系式可表示为 : 与理想气体的热力学能变化和焓变化的表达式相比: 即有: 即在任何过程中,单位质量的理想气体的温度升高1 K时比热力学能增加的数值即等于其比定容热容的值,而比焓增加的数值即等于其比定压热容的值。 二、定容热容与定压热容之间的关系 由理想气体比定压热容的表达式,有: 因为 所以 即迈耶公式: 又因为 所以 令: 即有: 从能量守恒的观点对上述关系式进行分析。
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