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1、理想气体的热力性质和热力过程第一节第一节 理想气体的定义理想气体的定义一、理想气体与实际气体一、理想气体与实际气体一、理想气体与实际气体一、理想气体与实际气体定义：定义：定义：定义：热力学中，把完全符合热力学中，把完全符合 及热力学能仅为温度的函数及热力学能仅为温度的函数 的气体，称为的气体，称为理想气体理想气体；否则称为实际气体。；否则称为实际气体。二、理想气体状态方程二、理想气体状态方程二、理想气体状态方程二、理想气体状态方程1kg气体气体R R为为气体常数气体常数,与气体种类有关。与气体种类有关。“M“M，为气体的摩尔质量，为气体的摩尔质量”第二节第二节 理想气体的比热容理想气体的比热容
2、一、比热容及其分类一、比热容及其分类一、比热容及其分类一、比热容及其分类定义：定义：定义：定义：单位物量物体在准静态过程中温度升高单位物量物体在准静态过程中温度升高1K1K（或（或1 1 C C）所需要的热量所需要的热量 称为称为“比热容比热容”。比定压比定压(质量质量)热容：热容：比定容比定容(质量质量)热容：热容：二、应用比热容计算热量的方法二、应用比热容计算热量的方法二、应用比热容计算热量的方法二、应用比热容计算热量的方法1.1.曲线关系曲线关系2.2.直线关系直线关系直线关系平均比热容见表5-2，注意：表中t用（t1+t2）代入3.3.定值比热容定值比热容单原子气体单原子气体:双原子气
3、体：双原子气体：三原子气体：三原子气体：第三节第三节 理想气体的热力学能、焓和熵理想气体的热力学能、焓和熵一、理想气体的热力学能、焓和熵一、理想气体的热力学能、焓和熵一、理想气体的热力学能、焓和熵一、理想气体的热力学能、焓和熵温度相同的状态点其热力学能和焓就相同。微元(通式）：理想气体可逆过程：膨胀功技术功二、迈耶方程二、迈耶方程二、迈耶方程二、迈耶方程迈耶方程：迈耶方程：或或（闭口系统）（开口系统）可逆过程：迈耶方程推导：迈耶方程推导：迈耶方程：迈耶方程：或或比定压热容大于比定容热容比定压热容大于比定容热容比定压热容大于比定容热容比定压热容大于比定容热容理想气体熵的推导：理想气体熵的推导：例
4、例5-45-4 试求空气在自由膨胀中比熵的变化量，已知初态空气试求空气在自由膨胀中比熵的变化量，已知初态空气的温度为的温度为 ，体积为，体积为 ，膨胀终了的容积，膨胀终了的容积 。解：解：取整个容器内的空气为孤立系统（系统与外界无功、热及物质交换）即：第四节第四节 理想气体的热力过程理想气体的热力过程一、研究热力过程的目的和方法一、研究热力过程的目的和方法一、研究热力过程的目的和方法一、研究热力过程的目的和方法目的：目的：揭示过程中工质状态参数的变化规律，以及热能与机械能之间的转换情况，进而找出影响它们转换的主要因素。对象：对象：讨论理想气体的可逆过程研究热力过程的方法及具体步骤：研究热力过程
5、的方法及具体步骤：1.过程方程 ,一般写成 的形式。2.利用状态方程和过程方程推出初、终状态参数之间的关系式3.在p-v图和T-s图上表示出该过程曲线。4.该过程热力学能、焓、熵的变化以及功和热量。二、二、定容过程定容过程1过程方程2初、终状态参数关系3p-v图及T-s图pv122Ts212曲线斜率Ts212bcVaVbVcsbscV4、能量转换1）过程功2）热量定容线向右水平移动时，比容增大三、三、定压过程定压过程1过程方程2初、终状态参数关系3p-v图及T-s图pvTs212曲线斜率122在T-s图上，同一温度下定容线比定压线的斜率大Ts212bcpapbpcsbscp4、能量转换1）过程
6、功2）热量定压线向左水平移动，压力增加四、四、定温过程定温过程1过程方程2初、终状态参数关系3p-v图及T-s图pv122654312234Ts曲线斜率4、能量转换1）过程功2）热量pv122654312234Ts五、五、绝热过程绝热过程1过程方程绝热指数，其数值随气体的种类和温度而变对于空气和燃气，2初、终状态参数关系3p-v图及T-s图定温pv1226543122Ts曲线斜率在P-v图上，绝热线比定温线陡4能量转换1）过程功2）热量六、多变过程六、多变过程1.1.过程方程：过程方程：分别为定容、定压、定温、绝热过程称为多变指数2.2.初、终状态参数间的关系：初、终状态参数间的关系：3.3.
7、热力学能、焓、熵的变化：热力学能、焓、熵的变化：4.4.功、热量：功、热量：多变指数为n的多变过程，技术功是体积功的n倍例例5-55-5 某空气压缩机，进口处空气的压力为某空气压缩机，进口处空气的压力为0.1MPa0.1MPa，温度为，温度为27 27 C，压缩后空气的压力为压缩后空气的压力为0.5MPa0.5MPa。若压缩过程为：（。若压缩过程为：（1 1）绝热过程）绝热过程（2 2）等温过程（）等温过程（3 3）多变指数为）多变指数为n=1.25n=1.25的多变过程，试求压缩的多变过程，试求压缩1kg1kg空气时压气机消耗的功及所放出的热量。设比热为定值。空气时压气机消耗的功及所放出的热
8、量。设比热为定值。pvTsnn+-+-+-n=0n=0n=0n=0n=1n=1n=1n=1n=kn=kn=kn=knnnn第五节第五节 理想气体热力过程的图示综合分析理想气体热力过程的图示综合分析三条分界线：定容线：右侧，体积功为正；左侧，体积功为负。定温线：上方，温度增加；下方，温度降低。绝热线：右侧，吸热；左侧，放热。npvnnn+-+-n=1n=kn=0n=0n=1n=kTsnnn=kn=kn=1n=1n=0n=0-+-已知某一膨胀过程的n值为1n0，u0 例例5-55-5：汽缸与活塞间封闭有1kg空气，经历一多变压缩过程，消耗压缩功300kJ，气体的比体积缩小为原来的1/7.5，压力增
9、加到原来的9.3倍。已知该气体的k=1.4和Cv=0.716kJ/(kgK)。试按定比热容计算过程的多变指数、气体被压缩的终温、气体热力学能和熵的变化量，以及过程中气体与外界交换的热量。解：解：1.计算多变指数2.计算终温3.计算气体热力学能和熵的变化量4.计算气体与外界的热交换量1 1 1 1。基本概念及基本原理。基本概念及基本原理。基本概念及基本原理。基本概念及基本原理 （1 1 1 1）理想气体及气体状态方程）理想气体及气体状态方程）理想气体及气体状态方程）理想气体及气体状态方程(PV=RTPV=RTPV=RTPV=RT)（2 2 2 2）比热容（）比热容（）比热容（）比热容（CvCvC
10、vCv 定容、定容、定容、定容、CpCpCpCp 定压）定压）定压）定压）（3 3 3 3）应用比热容计算热量）应用比热容计算热量）应用比热容计算热量）应用比热容计算热量Q Q Q Q的方法的方法的方法的方法 （a.a.a.a.曲线关系法、曲线关系法、曲线关系法、曲线关系法、b.b.b.b.直线关系法、直线关系法、直线关系法、直线关系法、c.c.c.c.定值计算法）定值计算法）定值计算法）定值计算法）（4 4 4 4）理想气体的热力学能）理想气体的热力学能）理想气体的热力学能）理想气体的热力学能 （5 5 5 5）理想气体的熵）理想气体的熵）理想气体的熵）理想气体的熵 （6 6 6 6）理想气
11、体的焓）理想气体的焓）理想气体的焓）理想气体的焓2 2。理想气体的热力过程。理想气体的热力过程。理想气体的热力过程。理想气体的热力过程 （1 1）定容过程）定容过程）定容过程）定容过程 （2 2）定容过程）定容过程）定容过程）定容过程 （3 3）定温过程）定温过程）定温过程）定温过程 （4 4）绝热过程）绝热过程）绝热过程）绝热过程 （5 5）多变过程）多变过程）多变过程）多变过程3 3。热量和功（膨胀功、技术功）的计算。热量和功（膨胀功、技术功）的计算。热量和功（膨胀功、技术功）的计算。热量和功（膨胀功、技术功）的计算 (p、v、T、u、s、h、q、w、wt 之间的相互换算之间的相互换算)4 4。P-V图、图、T-S图图本章小结：本章小结：本章小结：本章小结：npvnnn+-+-n=1n=kn=0n=0n=1n=kTsnnn=kn=kn=1n=1n=0n=0-+-此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢