第12章热学

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工程热力学12---气体的压缩知识分享

工程热力学12---气体的压缩第十二章气体的压缩通过消耗外功来提高气体压力的设备称为压气机。

压气机在工程、科学研究中具有十分广泛的用途，如动力工程中煤粉的输运和锅炉通风、制冷设备中制冷剂的压缩、风洞实验中高压气体的获得、风动工具（如公共汽车车门的开关、大型内燃机的启动），车胎打气等。

压气机分类：通风机（<0.01MPa表压）按压力范围鼓风机（0.01～0.3MPa表压）压缩机（>0.3MPa表压））活塞式按构造叶轮式（离心式和轴流式）引射式活塞式压气机是通过活塞在气缸中的往复运动来挤压气缸中的气体，从而使气体的压力提高。

叶轮式压气机通过叶轮的旋转，使气体加速，并使高速气体在特定流道中（相当于扩压管）降低流速，从而提高压力。

活塞式压气机和叶轮式压气机的一个显著区别是：活塞式压气机吸气与排气是间歇性的；而叶轮式压气机的压缩过程是在连续流动状态下进行的，即气体不断地流入压气机，在压气机内被压缩后，不断地被排出压气机。

活塞式压气机适用于高压、排量小的场合；而轴流式压气机适用于低压、排量大的场合。

尽管压气机的种类和工作原理多种多样，但是从热力学的观点来看，压缩气体的状态变化并没有什么不同，都是接受外功使气体压缩升压的过程。

12.1 活塞式压气机的工作原理活塞式压气机的示意图和p -v 图（又称示功图）示于图12-1中。

工作三部曲： ①在活塞式压气机的理想工作过程中，气体经过进气阀与排气阀时，不考虑在阀门处的阻力与摩擦力。

当活塞自左止点向右移动时，进气阀门A 打开，气体从缸外被吸入气缸，这是吸气过程（0-1），此时，吸入气体的热力学状态不发生任何变化。

②当到达右止点时，进气阀关闭，活塞在外力作用下向左回行，气缸内的气体被压缩，压力升高，这就是气体的压缩过程（2-3），此时需要消耗外功。

③当活塞左行至某一位置时，气体的压力升高到预定压力2p ，此时排气阀门B 开启，活塞继续左行，把气缸内的气体排到储气罐或输气管道中，直至活塞到达左止点，这是排气过程（2-3）。

热工基础(机械)第12章

（9））
可推得
1 1 m= + qm 2 c p 2 qm1c p1 = 1
φ
′ ′ [(t1′ − t2 ) − (t1′′ − t2′)] =
∆t ′ − ∆t ′′
φ
（10））
将（10）代入（9），得）代入（），得），
令
称对数平均温差。，称对数平均温差。（顺逆流均适用）顺逆流均适用）
12－2 传热的增强和削弱－一、强化传热 ——应用热力学原理采取相应的措施增应用热力学原理采取相应的措施增强传热效果。强传热效果。
措施：措施： • 增大传热温差；增大传热温差； • 减小传热总热阻（包括增大传热面积）减小传热总热阻（包括增大传热面积）
因为传热总热阻为串联热路总热阻，其中局部热阻因为传热总热阻为串联热路总热阻，最大处就成为了传热过程的瓶颈，最大处就成为了传热过程的瓶颈，因此应设法减小瓶颈热阻。瓶颈热阻。 • 在表面传热系数较小的一侧采用肋壁（增大传热面在表面传热系数较小的一侧采用肋壁（），可以减该处的局部热阻，可以减小积），可以减小该处的局部热阻，从而减小传热总热阻。热阻。
—— Am2 面积传热总热阻。面积传热总热阻。对多层平壁：对多层平壁：
影响因素：影响因素：两流体的物性、流动情况、温度、两流体的物性、流动情况、温度、固体壁的形状、物性、厚度等的形状、物性、厚度等。 2. 通过圆筒壁的传热热阻网络图：热阻网络图：
对多层圆筒壁：对多层圆筒壁：
分析：分析： ∵ 换热器只能采用逆流布置。 ∴ 换热器只能采用逆流布置。
作业: 12.1, 12.5, 12.9
1 1 m= + qm 2 c p 2 qm1c p1

工程热力学第12章混合气体和湿空气

▲混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数与组分气体质量之和及分子数之和相同。
4
平均摩尔质量，折合摩尔质量
pV mRg,eqT MeqRg,eq R
平均气体常数，折合气体常数
(Mv)0 22.4103m3 / mol
neq Σni
neqMeq niMi
理想气体混合物可作为具有Rg,eq、Meq的“某种”理想气体。
第12章开篇
第十二章混合气体和湿空气
Gas mixtures and moist air
？ ★ 神舟×号飞船发射前1天下午来自发射场的电话
气体中含有杂质水蒸气，按设计总压0.1MPa时含量在××以下，现场验收总压 x MPa,测试数据为┄，气体合格否
★ 冷却塔操作人员的疑惑
？某次数据记载：
冷水温度低于湿空气入口温度
pa
p pv
p
d汽膜 d主流
25
26
12-4 湿空气的焓-湿图(psychrometric chart)
一、湿空气的焓
h
H ma
maha mvhv ma
ha
dhv
kJ/kg干空气 kJ/kgDA
h 1.005t d
25011.86t
kJ/kgDA
C
kg/kgDA
C
hv 25011.8903t hv 25011.842t hv 25011.964t
t/ C
1 10
20 30
ps / kPa 0.6556 1.2279 2.3385 4.2451
如 pv = 0 .656 6 kPa，1℃时 pv = ps，无吸湿能力
10℃时pv < ps，有吸湿能力。
21

ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第12章-热分析

第12章热分析热力学分析（简称热分析）用于计算一个系统或部件的温度分布及其他各种热物理参数，如热量的获取与损失、热梯度、热流密度（热通量）等。

热分析在许多工程应用中扮演着非常重要的角色，如内燃机、涡轮机、换热器、电子元件等。

★ 了解传热的基础知识。

12.1 传热概述传热分析（Steady-State Thermal Analysis ）遵循热力学第一定律，即能量守恒定律。

对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出），则：PE KE U W Q Δ+Δ+Δ=−式中Q 为热量，W 为所做的功，ΔU 为系统的内能，KE Δ为系统的动能，PE Δ为系统的势能。

对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ΔΔ若不考虑做功，即0=W ，则U Q Δ=；对于稳态热分析：0=Δ=U Q即流入系统的热量等于流出的热量；对于瞬态热分析：q dU dt =即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化。

12.1.1 传热方式热分析包括热传导、热对流、热辐射三种传热方式。

ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通1．热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间，或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能交换。

热传导遵循傅里叶定律：dxdT k q −=′′ 式中q ′′为热流密度（W/m 2），k 为导热系数。

2．热对流热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量交换。

热对流可以分为两类：自然对流和强制对流。

热对流用牛顿冷却方程来描述：)(B T S T h q −=′′ 式中h 为对流换热系数（或称膜传热系数、给热系数、膜系数等），S T 为固体表面的温度，B T 为周围流体的温度。

3．热辐射热辐射是指物体发射电磁能，并被其他物体吸收转变为热的热量交换过程。

物体温度越高，单位时间内辐射的热量就越多。

热传导和热对流都需要有传热介质，而热辐射无须任何介质。

实质上，在真空中的热辐射效率最高。

热学第四讲§12.1准静态过程§12.2 热力学第一定律

热学第四讲：第12章热力学基础研究热现象中物态变化和能量守恒及转换定律及应用的学科。

§12.1准静态过程一、准静态过程：始末平衡态之间的一系列中间态，都可近似看成是平衡态的状态，称为准静态过程。

只有准静态过程才能在PV 图中表示出来，而非准静态过程是无法在PV 图中表示出来。

二、内能、功和热量1、内能：表示热力学系统状态的物理量，是态函数。

① 理想气体的内能：()T E E= 是温度的单值函数，仅与始末位置有关。

② 一般气体的内能：()V T E E ，= RT2i E =2、功：系统对准静态过程是由于体积变化而做的功 ① 微功：V P PS F W ∆=∆=∆=∆ P d V dW =② 总功：∑∑∆=∆=V P w W⎰⎰==PdV dwW0W气体体积膨胀，系统对外界做正功；外界对系统做负功。

0W气体体积收缩，系统对外界做负功；外界对系统做正功3、热量：由于外界系统之间存在温度差而传递的能量摩尔热容：是1mol 物质在微小升温dT 过程中所吸收的热量。

()dTdQ C mm =§12.2 热力学第一定律一、热力学第一定律：系统从外界吸收的热量，一部分用来改变系统的内能；另一部分用来对外做功。

是能量守恒定律在热学中的具体表现。

1、表达式：()WE E W E Q12+-=+∆=2、微分式：dW dE dQ+= 微小的变化过程3、积分式：⎰⎰⎰⎰+-=⇒+==21121122E E QdE dQQ V V V V PdV E E Q PdV4、第一类永动机是不可能造成的！是违背热力学第一定律的。

第一类永动机是指少耗能多做功；甚至是不消耗能量而做功。

热力学第一定律告诉我们对外做功是以消耗热能为代价的，不消耗能量就可以也要不断的对外做功的机器是不可能制造出来的。

二、热力学第一定律对理想气体平衡过程的应用 1、等体过程：12E E dQC V-=−−→−=⎰热一系统所吸收的热量全部用来增加系统的内能。

第十二章第一讲热力学第一定律及应用

1
第十二章热力学基础 ( 第一讲 )
§12-1 准静态过程功一、准静态(平衡)过程热量
本讲主要内容：
热力学第一定律
系统从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程 . p
一个平衡态对应 p-V 图上一个点. 一个准静态过程对应 p-V 图上一条曲线.
说明: 1. 准静态过程与实际过程. 弛豫时间： 0 系统由平衡被破坏到恢复平衡所需的时间. 过程的进行满足 t > 时，实际过程可以当成准静态过程处理. 2. 本章只讨论准静态过程.
四).绝热过程绝缘壁 Nhomakorabea特点： dQ 0 系统与外界无热量交换的过程，称为绝热过程 . 1. 绝热过程中的功和热量
作功 dW PdV dE CV ,m dT S 绝热过程中，系统对外界所作的功等于系统内能增量的负值. 吸热
Q0
WS E CV ,m (T2 T1 )
W
1.等压过程中的功和热量
作功 W p
p
0
p (V1,T1)
(V2,T2)
V

V2
V1
PdV P(V2 V1 )
Q
R(T2 T1 ) 吸热 dQ dE pdV p
Q p E W p (CV ,m R)(T2 T1 )
V1
V2
等压过程中, 系统从外界吸收的热量一部分用来增加系统内能，另一部分使系统对外界作功.
一定量气体体积保持不变的过程，称为等体过程. pV 特点： R(常量) dV 0(V 常量) T 1
等体过程方程 pT C 1.等体过程中的功和热量
作功吸热或
p (p2,T2)

热学-统计物理12 第 1 2章玻色统计和费米统计

取对数
(l al 1)! l al!(l 1)!
ln [ln(l al 1)! ln(l 1)! ln al!]
l
al 1,l 1
ln [ln(l al )! ln l! ln al!]
l
由斯特令公式，得：
k

所以
dU Ydy d N 1 d[k(ln ln ln )]

k

而对于经典热力学中的简单系统，
dU TdS pdV dN
（ u 是单个粒子的化学势, PdV Ydy )
即 dU Ydy d N TdS
3
U
l
ll
l
ll
e l 1

g
2V
h3
3
(2m) 2
2d
0 e 1
引入变量 x βε ，并将上两式改写为
1
N

g
2V
h3
3
(2mkT) 2
x 2dx 0 e x 1
3
U

g
2V
h3
3
(2mkT) 2 kT
0
时，需要采取玻色统计或费米统计的方法来处理。微观粒子全同原理决定了二者与玻耳兹曼系统不同的宏观性质。
12.1.2 玻色系统
1.系统的平均总粒子数
如果把α,β 和 y 看作由实验确定的参量，系统的平均
总量子数可由下式给出：
N
l
al
l
ωl eα βεl 1
引入巨配分函数
l [1 e ] l l

2021版江苏高考物理一轮复习讲义：第12章第3节热力学定律与能量守恒定律 Word版含答案

第3节热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递。

2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

(2)表达式：ΔU＝Q＋W。

(3)正、负号法则：1．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。

3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。

三、热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。

或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。

2．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

3．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。

1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能不变。

(√)(2)给自行车打气时，发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。

(×)(3)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。

(√)(4)热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化。

(×)(5)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失。

(×)(6)利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律。

(√) 2．(人教版选修3－3P61T2)(多选)下列现象中能够发生的是()A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体CD[由热力学第二定律可知，一切自发进行与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，A错误；热机的工作效率不可能达到100%，B错误；泥沙下沉，系统的重力势能减少，没有违背热力学第二定律，C正确；冰箱通过压缩机的工作，把热量从低温物体传到高温物体，该过程消耗了电能，没有违背热力学第二定律，D正确。

九年级物理上册第12章内能与热机单元总结含解析新版粤教沪版

第12章内能与热机单元总结1、内能：把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。

2、单位：焦耳,符号J3、改变内能的方式：做功；热传递。

物体放出热量,它的温度( )A．一定降低 B．一定升高C．一定不变 D．可能降低也可能不变【答案】D【解析】物体放热时内能减小,温度不一定降低；如晶体在凝固的过程中,虽然继续放热,但温度是不变的,故选ABC不符合题意,D符合题意。

故选D。

物下例事例中,属于用热传递的方法改变内能的是( )A．地球外的陨石,坠入地球的大气层,成为流星B．炎热的夏天,西瓜在冷水浸泡后吃起来更加凉爽可口C．划着火柴,火柴燃烧D．锯木头时,锯条变得烫手【答案】B【解析】A．流星是由于陨石与大气摩擦,温度升高,达到燃点燃烧形成的,是做功改变了它的内能,A不符合题意；B．西瓜在冷水浸泡后温度降低,是由于西瓜与冷水之间发生了热传递改变了它的内能,B符合题意；CD．划火柴、锯木头,都是由于外界对他们做功内能增大,CD不符合题意。

故选B1、同一个物体,它的温度越高,内能越大。

物体内能的大小,除与温度有关外,还与物体的体积、状态、质量等因素有关。

2、一切物体都有内能。

3、内能与机械能的区别：物体的内能大小与物体内部分子的热运动以及分子间的相互作用情况有关,是物体能量的微观表现；物体的机械能则与整个物体的机械运动情况及相对位置有关,是物体能量的宏观表现。

物体的内能在任何情况下都不会为零(因为分子不停地做无规则运动总有动能),而物体的机械能可以相对为零。

所以内能和机械能是两种不同形式的能量。

4、(1)对物体做功,物体的内能会增加。

①实验：如下图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花,把活塞迅速压下去,可以看到棉花燃烧起来了。

这是因为活塞压缩空气做功,使空气的内能增加,温度升高,达到了棉花的燃点,使棉花燃烧。

②结论：对物体做功,物体的内能会增加。

(2)物体对外做功,本身的内能会减少①实验：如下图所示,大口玻璃瓶内有一些水,水的上方有水蒸气。

第十二章(1)热力学第一定律

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图3—18
Δh
A
H
K
图3—17
B
A
1. 略 2. 略 3. 4. 5. 6. 7.0.247J 8.
参考答案
9.3614J 10.略 11. 12.
4．如图3—11所示，用绝热壁做成一圆西半球形容器，中间放置一无磨擦的绝热活塞，活塞两侧充有等量的同种气体，初始状态为P0、V0、T0，设气体定容热容量Cv为常量，v=1.5。将一通过电线圈放到活塞左侧的气体中，对气体缓慢地加热，左侧气体膨胀的同时通过活塞压缩右方气体，最后使右方气体压强增为，问：
法，现由底部慢慢地将350J的热量传递给气体，设导热板的热容量可忽
图3—13
T V 1 2 3 2T1 T1 O
图3—12
B A
略，求A和B的温度改变了多少？它们各吸收了多少热量？若将位置固定的导热板换成可自由滑动的绝热隔板，其他条件不变，则A和B的温度又改变了多少？ 6.如图3—13所示，有的理想气体经过1—2—3—1的循环过程，过程1— 2和2—3在图中是直线段，而过程3—1可表达为（3—BV）BV，式中B是未知常数，图中的T是绝对温标的温度，求气体在一个循环中所做功。 7.如图3—14所示，一根上端封闭的玻璃管插入水银槽中，水银面上的玻璃管长0.76m，管子的下部分充进水银，上部分封有0.01mol的空气，
设大气压强为760mmHg，空气的定容摩尔热容，求当玻璃管温度降低 10℃时，封闭管内空气损失的热量是多少？ 8.如图3—15所示圆柱形容器，，截面积。器壁、活塞均绝热，倔强系数的弹簧与两活塞相连接。筒中有带了孔的固定隔析，筒壁有开口与大气相通，大气压。两室分别盛有同种理想气体，温度均为压强为，现对左室缓慢加热弹簧长度的最大改变量。理想气体的绝热过程遵循恒量，摩尔气体内能。求当左室气体吸热时，左右两室气体的温度和压强。

2021届高考物理一轮复习第12章热学实验17 用油膜法估测分子大小教案(含解析)

实验十七用油膜法估测分子大小一、实验目的1．估测油酸分子的大小。

2．学会间接测量微观量的原理和方法。

二、实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。

当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜。

如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积,即可算出油酸分子的大小。

用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积,用d表示分子的直径，如图乙所示，则d＝错误!.甲乙三、实验器材盛水浅盘、注射器（或滴管）、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.四、实验步骤1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘,以免给实验带来误差。

2．配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中,这样就得到了500 mL含1 mL纯油酸的油酸酒精溶液。

3．用注射器（或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积V n时的滴数n.4．根据V0＝错误!算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。

5．向浅盘里倒入约2 cm深的水,并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。

6．用注射器(或滴管）将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。

7．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上.8．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去，多于半个的算一个)。

9．根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝错误!算出油酸薄膜的厚度d。

10．重复以上实验步骤,多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小。

工程热力学第十二章气体动力装置循环

❖以整体煤气化燃气－蒸汽联合循环（IGCC）为主要研究方向。
22
第12章气体动力装置循环
12-1 燃气轮机装置理想循环 12-2 燃气轮机装置实际循环 12-3 燃气-蒸汽联合循环 12-4 整体煤气化联合循环（IGCC） 12-5 活塞式内燃机循环
12-6 分布式能源系统
23
整体煤气化联合循环
❖ 工作冲程2-5：2-3 柴油迅速燃烧，活塞在上死点移动甚微，近似定容燃烧; 3-4 活塞下行，继续喷油、燃烧、近似定压膨胀; 4-5 燃气膨胀作功，压力、温度下降。
❖ 排气冲程5-0：排气阀打开，同时，活塞自右向左移动，将废气排出气缸外。
29
活塞式内燃机理想混合加热循环（萨巴德循环）
分类： ❖ 按燃料：煤气机、汽油机、柴油机 ❖ 按点火方式：点燃式、压燃式 ❖ 按冲程：二冲程、四冲程
28
活塞式柴油内燃机工作原理
❖ 吸气冲程0-1：进气阀开启，活塞自左向右移动，将燃料和空气的混合物经进气阀吸入气缸中，达到下死点1后，进气阀关闭。
❖ 压缩冲程1-2：活塞到达下死点1 时，进气阀关闭；活塞上行，压缩空气。
煤化工结合成多联产系统，能同时生产电、热、燃料气和化工产品。
26
第12章气体动力装置循环
12-1 燃气轮机装置理想循环 12-2 燃气轮机装置实际循环 12-3 燃气-蒸汽联合循环 12-4 整体煤气化联合循环（IGCC） 12-5 活塞式内燃机循环
12-6 分布式能源系统
27
活塞式内燃机简介
燃气轮机装置实际循环热效率：
t
w/ net
q1
wT/ wC/ h3 h2/
13
带回热的燃气轮机装置循环

传热学_第十二章__辐射换热

Iθ
1
Iθ
2
In
根据定向辐射力和定向辐射强度的关系
E θ I θ cos I n cos E n cos
定向辐射力的数值和其与法线间的成角θ 有关，其值正比于该夹角的余弦，且以法线方向的定向辐射力最大实际物体表面不遵循兰贝特余弦定律
第十二章辐射换热热辐射的基本概念
灰体
单色发射率不随波长而变化的物体，我们称之为灰体
作为一种研究中的假想物体，在自然界中灰体并不存在的；灰体的辐射力遵循斯蒂芬-玻尔兹曼定律，即
λ f
T E C 100
4
T Cb 100
4
C─灰体辐射系数

§12-4 气体辐射
(一) 气体辐射的特点
• 空气、O2 、N2 、H2 等结构对称的双原子气体没有辐射和吸收能力 • 多原子气体以及结构不对称的双原子气体有相当的辐射本领
1.气体辐射对波长具有强烈的选择性
• 每一种气体只有在一定的波长范围内才有辐射和吸收能力
• O3可以全部吸收波长小于0.3m的紫外线
E oλ c1
2 5 T e 1
c
式中，λ— 波长，μm ；
T — 绝对温度，K ； c c1 — 第一辐射常数， 3 . 743 10 W μm m ； c2 — 第二辐射常数， 2 1 . 439 10 4 μm K ； c
8 4 2 1
角系数的特征
1、角系数的相对性
F1 X 1 , 2 F 2 X
2 ,1
n
2、角系数的完整性

j 1
X
i, j

12第12章理想气体混合物及湿空气详解

折合气体常数Rg,eq可写成
Rg,eq
R M eq
pV mi RgiT mR g,eqT
Rg,eq wi Rgi
由摩尔成分的定义可得：
ni mi M i M eq xi wi n m M eq M i
考虑到：
R Mi Rg,i M eq Rg,eq
Rg,i Rg,eq
可见，摩尔分数不仅取决于质量分数，还和各组分气体的气体常数（或摩尔质量）有关。
Rg ,eq Rg,i wi Rg,H2 wH2 Rg,CO2 wCO2 4.124 kJ/(kg K) 0.1 0.189 kJ/(kg K) 0.9 0.5825 kJ/(kg K)
干空气的分压力 pa ，水蒸气的分压力 pv p = pa + pv
三、相对湿度
湿度—空气的潮湿程度，与空气中所含水蒸气量有关。
1、绝对湿度(absolute humidity)
每立方米湿空气中水蒸气的质量，即湿空气中水蒸气的密度ρv ，单位kg/m3 1 pv 1 pv vv RgvT v 1） v 理想气体 vv vv RgvT 2）
xCO2 xH2
可见，质量分数高的组分，摩尔分数未必高。
12-2 混合物的比热容、热力学能、焓和熵
一、比热容混合气体吸收的总热量 Q
Q
i
1kg混合物吸收的热量应等于各组分吸收热量之和，即
q wi qi
根据比热容的定义式得
c
q
dT
(wi
qi
dT
) wi ci
dpi dpi dT xi R Rxi T pi pi
0 pi2 S n混 S混m 2 Rxi ln pi1

高考物理一轮复习第12章热学实验18 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系教案(含解析)

实验十八探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系一、实验目的探究在温度不变的情况下，一定质量的理想气体压强与体积的关系。

二、实验原理本实验就是研究在温度不变时，气体的压强与体积之间的关系。

在温度不变的条件下，气体压强增大时，体积减小；气体压强减小时，体积增大。

三、实验器材带铁夹的铁架台，注射器，柱塞(与压力表密封连接)，压力表，橡胶套，刻度尺。

四、实验步骤1．如图所示组装实验器材。

2．注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段空气柱，这段空气柱就是我们的研究对象。

在实验过程中，我们可以近似认为空气柱的质量和温度不变。

3．用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，记录数据。

4．用手把柱塞向上拉，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，记录数据。

在该实验中，因此我们可以直接用刻度尺读数做为空气柱体积，而无需测量空气柱的横截面积。

5．以压强p 为纵坐标，以体积的倒数1V为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点，观察图象，进一步确定p 与1/V 的关系。

五、数据处理1．设计表格记录数据空气柱高度d /cm空气柱体积V /L 压强p /(×105 Pa)1V2.建立p 1V坐标系描点画图3．实验结论在温度不变的条件下，一定质量的理想气体压强与体积成反比。

六、误差分析1．气体并不是严格意义上的理想气体。

2．两个状态的温度不能保证完全一致。

七、注意事项1．适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，才能保证温度不变。

2．要等到示数稳定之后，再去读数。

3．研究对象为一定质量的气体，防止漏气。

实验原理与注意事项1．(多选)关于“探究气体等温变化的规律”实验，下列说法正确的是( )A ．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化B ．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积C ．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦D ．处理数据时采用p 1V 图象，是因为p 1V图象比p V 图象更直观 AD [本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，A 正确；由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B 错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，不仅是为了减小摩擦，C 错误；当p 与V 成反比时，p 1V 图象是一条过原点的直线，而p V 图象是双曲线，所以p 1V图象更直观，D 正确。

12工程热力学第十二章湿空气

h3 h4 = q + 0.001( d 3 d 4 ) h v
式中: 为冷却介质带走的热量; 为凝结水的比焓. 式中:q为冷却介质带走的热量;hv为凝结水的比焓.
三,绝热加湿过程在绝热的条件下, 湿空气吸收水分, 在绝热的条件下 , 湿空气吸收水分 , 其含湿量增加的过程, 含湿量增加的过程 , 称为湿空气的绝热加湿过程. 过程. 绝热加湿过程中, 绝热加湿过程中 , 单位质量干空气的湿空气吸收的水分为 d2 - d1 , 湿空气的焓增为水分带入的能量, 水分带入的能量,即 h2 h1 = 0.001( d 2 d 1 ) h v 式中: 为水的焓. 式中:hv为水的焓.因为水分带入湿空气中的能量0.001(d2-d1) hv 相比很小,可忽略不计, 与湿空气的焓h1,h2相比很小,可忽略不计,即
mv pv ρv = = V Rg, v T ρv = 相对湿度 ρs 说明了吸收水蒸气的能力. ↓→吸收水蒸气的能力吸收水蒸气的能力↑ 说明了吸收水蒸气的能力. ↓→吸收水蒸气的能力↑,当 =
饱和湿空气) 吸收水蒸气的能力为零. 100% (饱和湿空气)→吸收水蒸气的能力为零. 由理想气体状态方程, 由理想气体状态方程,相对湿度可表示为 pv = ps 相对湿度的测量:毛发湿度计相对湿度的测量: 干湿球温度计
1212-4
湿空气的热力过程
湿空气热力过程的分析,主要讨论湿空气的状态变化, 湿空气热力过程的分析,主要讨论湿空气的状态变化,及其与外界的能量交换情况. 外界的能量交换情况. 一,加热过程加热过程一般在定压条件下完成. 加热过程一般在定压条件下完成. 特征: 特征:湿空气T↑,d=const. 过程线沿定含湿量线向温度升高的方向进行, 过程线沿定含湿量线向温度升高的方向进行, 过程中, 过程中,h↑, ↑. 加热过程中,吸热量等于焓值的增加,即加热过程中,吸热量等于焓值的增加,

12相变热力学热力学与动力学讲解

S 0 Gm H m Tm m
其中，H为发生相变时的热效应，称相变潜热。所以有
H S Tm m m
T与Tm相差不大，有HHm， SSm，任意温度T某成分合金的相变驱动力为 G H TS H m TS m H m (1 T ) Tm T <Tm时，因Hm <0，所以G <0 ，此时将发生相变，当T >Tm时， G >0，即G<0，将发生相变。
第12章相变热力学
• 相变分类 • 相变驱动力与新相的形成 • 固溶体的分解
• 析出相的表面张力效应
相变分类
按热力学分类
在平衡相变温度下，溶体中任意两相的自由焓以及某组元化学位均相等，即G=G， Gi=Gi（i =i）。可以将相变按两相的自由焓或化学位的偏导的关系来分类。
如果相变时两相自由焓的一级偏导不等，则称此相变为一级相变。即
如果相变时自由焓的一级偏导相等，但是二级偏导不等，则称此相变为二级相变
所以而 (
G G ( )T ( )T p p V V
G G ( )p ( )p T T S S
所以 p p
2G V 2G 2G ( ) ( )T p V ) ( ) T T T 因为 p p 2 p 2 p 2
当溶体处于Tm以下某一温度T时，G与GV和GS的关系如图所示。虽然在形成新相之前，母相中存在大量新相晶胚，但是这些晶胚能否成为新相的晶核，还要看晶胚尺寸的大小。当晶胚尺寸大于r*时，晶胚的继续长大将使自由能变化值不断减小，而成为稳定的新相晶核。当晶胚尺寸小于r*时，晶胚的继续长大将使自由能变化G值增加（为正），晶胚变得不稳定，而存在逐渐减小直至消失的趋势。所以称r*为临界晶核尺寸。由于r对应着G极大值G*的位置，因此有

热工与流体力学讲义第12章

精品
热工与流体力学第12章
学习导引
稳态导热是指温度场不随时间变化的导热过程，热力设备在正常工作运行时发生的导热多数可简化为一维稳态导热。本章主要介绍工程上常见的一维稳态导热问题的计算。首先引入有关导热的基本概念，而后阐述了反映导热基本规律的傅里叶定律，并对其公式中的热导率进行了分析，最后讨论了一维稳态导热中傅里叶定律的具体应用，即平壁和圆筒壁的一维稳态导热计算。
热导率表示物质导热能力的大小。
影响热导率的因素主要有: 物质种类、温度、结构、密度、湿度等。
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热导率
如附表
工1程4、上15 常见物质的热导率可从有关手册查得。
物质的热导率一般通过实验测定。
常见材料热导率的大致范围及随温度的变化关系见图12-2 。
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气体热导率随温度变化的幅度最大
等温线、等温面
在温度场中，同一时刻温度相同的点所构成的线或
面称为等温线或等温面。等温线和等温面的特点：
空间中任何一点不可能同时具有两个不同的温度值
（1）任意两个等温线或等温面永不相交。
（2）等温线或等温面可以在物体内部是完全封闭的曲线或曲面，也可终止于物体的边缘，但不可以在物体内部中断。
（3）等温线或等温面上温度差为零，没有热量的传递。热量传递只是沿着最短的途径进行，即沿着等温面
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单层平壁的稳态导热
若单层平壁两侧温差超过50℃时，应将该层平壁的算术平均温度代入下式计算平均热导率。
01bm t
tm
tw1
tw2 2
式中，0、b为相对于不同材料的系数，其数值可在
相关资料中查出。
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