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1、工程热力学Engineering Thermodynamics北京航空航天大学作业n思考题25n习题25，26，29，215，简单可压缩系统的能量转换与传递n可逆过程的膨胀功n可逆过程的热量如何求出膨胀功和热量？第二章 理想气体的性质热热力力学学的的研研究究内内容容工质的热物理性质工质的热物理性质能量品质评价能量品质评价能源转换的量的规律能源转换的量的规律能量转换的方向与程度能量转换的方向与程度实际的动力、制冷循环实际的动力、制冷循环工质的热力性质是工程热力学研究的主要内容之一第二章 气体的热力性质n理想气体与实际气体n理想气体比热容n混合气体的性质n实际气体状态方程n对比态定律与压缩因子图相
2、关知识n理想气体n摩尔，摩尔体积，摩尔质量n阿伏加德罗常数n阿伏加德罗定律理想气体与实际气体理想气体（理想气体（理想气体（理想气体（ideal gas）：经过科学抽象的假想气体模型）：经过科学抽象的假想气体模型）：经过科学抽象的假想气体模型）：经过科学抽象的假想气体模型实际气体（实际气体（实际气体（实际气体（real gas）：真实工质，热力状态不能用简单）：真实工质，热力状态不能用简单）：真实工质，热力状态不能用简单）：真实工质，热力状态不能用简单的方程描述。的方程描述。的方程描述。的方程描述。假设条件气体分子是弹性的、不占体积的质点分子之间没有引力和斥力为便于分析计算为便于分析计算完全意义
3、的理想气体是不存在的理想气体可以用简单的状态方程描述，遵循理想气体可以用简单的状态方程描述，遵循克拉贝龙方程。哪些气体可当作理想气体理想气体实质上是实际气体压力理想气体实质上是实际气体压力p0，或比容，或比容v时时的极限状态的气体。的极限状态的气体。当实际气体当实际气体 p 很小很小,V 很大很大,T不太低时不太低时,即处于远离液即处于远离液态的稀薄状态时态的稀薄状态时,可视为理想气体。可视为理想气体。T常温常温，p31.1时，1个实根，两个虚根，pvt31.1，ppc时，3个相等实根，临界点t31.1时，三个不同的实根，气态与液态相互过渡实际气体实例CO2n等温线n饱和液体线n干饱和蒸汽线n
4、临界点临界点的特点？临界参数临界点的特性：临界点定温线的切线与x轴平行，临界点是定温线的拐点其它二常数实际气体状态方程n伯特洛方程n狄特里奇方程n瑞德里奇对比态定律与压缩因子图n压缩因子zn对比参数与对比态定律n压缩因子图压缩因子z的引入实际气体状态方程理想气体状态方程复杂，不利于工程计算简单，利于工程计算用理想气体状态方程计算实际气体不能直接利用，需修正v=zvidpv=zRTz表示实际气体性质对理想气体的偏离程度，是状态函数。对比参数与对比态方程对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值对比温度对比压力对比比容对比参数均是无因次量，表明偏离其临界状态的程度。双常数实际气体状态方程可用临
5、界参数表示该常数对比态方程对比态定律对应状态：不同气体对比态参数各自相同对比态定律：对比态参数中若有两个相等，则第三个必相等，物质处于对应状态满足同一对比态方程服从对比态定律不同气体热力学相似同一形式的函数描述压缩因子图1.压缩因子图上曲线的含义2.如何利用压缩因子图计算实际气体的性质例题2-9临界压缩因子压缩因子图例题1带活塞的气缸中，水被缓慢加热带活塞的气缸中，水被缓慢加热缓慢加热缓慢加热准静态过程准静态过程火与水有温差火与水有温差外不可逆外不可逆以以水水为系统为系统内可逆内可逆以以水活塞水活塞为系统为系统活塞与壁面无摩擦活塞与壁面无摩擦内可逆内可逆活塞与壁面有摩擦活塞与壁面有摩擦内不可逆
6、内不可逆例题2加热加热A腔中气体，腔中气体，B被压缩，被压缩，B中理想气体中理想气体1 1）以以B中气体为中气体为系统系统缓慢压缩缓慢压缩准静态准静态无摩擦无摩擦可逆可逆B中气体（理想气体，可逆，绝热）中气体（理想气体，可逆，绝热）B B得到的功得到的功遵循遵循例题2加热加热A腔中气体，腔中气体，B被压缩，被压缩，B中理想气体中理想气体2 2）以以A中气体中气体为为系统系统缓慢加热缓慢加热无摩擦无摩擦内可逆内可逆3）以以A腔腔为为系统系统4）以以AB腔腔为为系统系统电功耗散为热电功耗散为热不可逆不可逆电功耗散为热电功耗散为热不可逆不可逆准静态准静态例题3如图所示的气缸活塞系统，气缸内气体压力为
7、p，曲柄连杆对活塞的作用力为F，活塞与气缸摩擦力为f，活塞的面积为A。讨论气缸内气体进行准静态过程和可逆过程的条件。非准静态过程准静态过程可逆过程例题4有一橡胶气球，当其内部压力为0.1MPa时（与大气压相同）是自由状态，其容积为0.3m3。当气球受太阳照射而气体受热时，其容积膨胀一倍而压力上升到0.15MPa。设气球压力的增加和容积的增加成正比。试求：1.过程中气体作的功，2.用于克服气球弹力所作的功代入初态终态参数可逆过程，气体的膨胀功：排斥大气功：克服气球弹力作功：例题5已知二元理想混合气体各组分的气体常数分别为R1和R2，混合气体在温度T,压力p时的密度为，试确定该混合气体的质量分数。混合气体为理想气体混合气体的折合气体常数二元混合气体解得：