理想气体的热力性质及基本热力过程（工程热力学课件）.pptx

理想气体的热力性质

及基本热力过程;理想气体的比热容;单位物量的物质温度升高（或降低）1K，所加入（或放出）的热量称为该物体的比热容。

质量比热容c：kJ/(kg.K)

容积比热容c’：kJ/(标m3.K)

千摩尔比热容cM：kJ/(kmol.K)

;质量比热容：单位质量物质的热容量，用c表示，单位为J/(kg·K)；

千摩尔比热容：1kmol物质的热容量，用Cm表示，单位J/(kmol·K)；

容积比热容：标准状态下,1m3的物质的热容量，用c’表示，单位为J/(Nm3·K)；;比热容名称;1.过程特性对比热容的影响

同一种气体在不同条件下，如在保持容积不变或压力不变的条件下加热，同样温度升高1K所需的热量是不同的。

;2.温度对比热容的影响;比热容是过程量还是状态量?;当气体的种类和加热过程确定后，比热容就只随温度的变化而变化。

可得：;1.用定值比热容计算热量：;表3-1理想气体定值质量比热容;某燃煤锅炉送风机出口压力表上的读数为5.4×103Pa，风温为30℃，风量为2.5×103m3/h。现空气预热器把空气从30℃定压加热到300℃，求每小时所需的热量。（设比热容为定值）

;2.用平均比热容计算热量;计算式：;解若希望用容积比热容来进行计算，应首先将气体的容积换算成标准状态下的数值。由状态方程得

所以

因为氮气是双原子气体，又是定容下被加热，查表3-1得氮气的定容千摩尔定值比热容为

根据式（3-7），求得氮气的定容容积比热容的值为

再代入公式（3-14）求出热量

;若希望用质量比热容来进行计算，则首先利用状态方程求出气体的质量。

由得

再根据式（3-7），算出氧气定容下的定值质量比热容

最后代入公式（3-13）求出热量;【例3-4】试计算每千克氧气从200℃定压加热至380℃和从380℃定压加热至900℃所吸收的热量。（1）按平均比热容计算；（2）按定值比热容计算。;每千克氧气从380℃定压加热至900℃所吸收的热量为：

（2）因为氧气是双原子气体，又是定压加热，查表3-1得氧气的定压千摩尔定值比热容为

再根据式（3-7），算出氧气定压下的定值质量比热容

则;理想气体的混合物;(2)容积分数：混合气体中某组成气体的分容积Vi与混合气体总容积V的比值，称为该组成气体的容积成分。记为;成分类型;折合千摩尔质量(折合分子量)或平均千摩尔质量：

----混合物的总质量与混合物总摩尔数的比。;5.分压力的确定;混合气体的热量计算;理想气体的混合物;;理想混合气体：如果混合气体中各组成气体都具有理想气体的性质，则整个混合气体也具有理想气体的性质，其状态参数间的关系也符合理想气体状态方程式，这样的混合气体称为理想混合气体。(动画)

如:锅炉烟气CO2,CO,H2O,N2；燃气轮机中的燃气；空气。

;1.分压力和道尔顿分压力定律;理想气体的热力性质

及基本热力过程;理想气体的基本热力过程;1、研究目的

过程中能量转换关系（过程热量、功量，系统热力学能和焓的变化）；Δu、Δh和Δs按前述的方法计算。

状态参数的变化关系（p、v、T、s）；

过程曲线在p-v图及T-s图上的表示。

;二、四个基本热力过程;(一)定容过程(动画)

概念：等容过程是工质在变化过程中容积保持不变的热力过程。如内燃机中的燃烧过程。

1、过程方程式：v=定值

2、基本状态参数间的关系式：;(一)定容过程;利用热力学一定律计算：因容积功为零，即系统接受的热量全部用于增加工质的内能。当比热为定值时：;过程曲线;(二)定压过程(动画);功量与热量的分析计算;4、过程曲线;(三)定温过程(动画);功量与热量的分析计算;过程曲线;(四)定熵过程(动画);功量与热量的分析计算

1）膨胀功为：;注意：只有可逆的绝热过程才是定熵过程，不可逆绝热过程是一个熵增过程；可用其熵增来衡量绝热过程的不可逆程度。;（五）多变过程简介;多变过程在状态参数坐标图上的表示;多变过程P-V图和T-S图分析;选用不同的比热容求热量时采用的公式有区别。在温度较低且计算精度要求不高时，采用定值比热容计算较简单；而在温度变化范围大，尤其是涉及较高温度时，用定值比热容计算将会产生较大误差，这时应采用平均比热容计算。;【例3-6】某200MW机组锅炉的空气预热器，将压力为0.12Mpa，温度为27℃的2000kg空气在定压下加热到227℃。试求初、终状态的容积、热力学能的变化量及过程中所加入的热量。设比热容为定值。