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理想气体的性质与过程
3.1理想气体的概念及状态方程式
1.理想气体和实际气体
实际气体是真实气体，在工程使用范围内离液态较近，分子间作用力及分子本身体积不可忽略，因此热力性质复杂，工程计算主要靠图表。

理想气体是一种假想的气体，其分子间没有作用力，分子本身是不占体积的弹性质点。

理想气体的热力性质简单，容易利用解析的方法进行汁算。

在实际中，有许多气体，如常温常压下的2222,,,,,H O N CO CO He 及其混合物空气、燃气、烟气等，它们的性质很接近理想气体，误差不超过百分之儿，计算时可作为理想气体处理。

因此，理想气体的提出具有重要的实用意义。

2.理想气体状态方程式
（1)状态方程式：综合经验定律得出的理想气体状态方程式为
g pv R T =
或 g pV mR T =
气体常数g R 与气体所处状态无关，随气体种类而异，可在有关物性表中查取。

但查表给计算带来一些不便.为此引人通用气体常数R 的概念。

(2}通用气体常数R ：气体常数g R 之所以随气体的种类不同而异 ,推究其原因，是因为在同温同压下，不同气体的比热容是不同的。

如果单位物量不用质量而用摩尔，则由阿伏伽德罗定律可知，在同温同压下，不同气体的摩尔体积是相同的，从而得到通用气体常数R 表示的状态方程式
m pV RT
pV nRT ==
通用气体常数不仅与气体所处状态无关，而月还与气体种类无关，任何气体都是相同的。

当采用国际单位制时，8.314/()R J mol K = 。

这样若已知气体的摩尔质量M ，气体常数g R ，可利用式
g R R M
=
求取，而不必再查表。

3.2理想气体的比热容
1.定义和种类
单位质量的物体温度升高1K （或1℃）所需的热量，称为质量热容，简称比热容，即
q c dT
δ=
单位为()/J kg K 。

根据所采用的物质量单位的不同，以及所经历的过程不同，又有摩尔热容m C ，单位为/()J mol K ；容积热容C'，单位为3/()J mol K （以标准状态下的1立方米作为物质量的单位)；比定压热容p c ；比定容热容v c ，它们之间的关系为
2.比热容与温度的关系
比定压热容和比定容热容是状态参数，与过程无关。

对于简单可压系，他们应是温度，压力的函数。

但对理想气体，它们仅是温度的单值函数。

3.3理想气体的热力学能，焓和熵
理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数，其计算式为
2
121V p u c dT h c dT ∆=∆=⎰⎰
工程上可以使用下列几种方法求算，具体选用哪一种方法，取决于所要求的精度。

(1)按定值比热容求算；
（2)按真实比热容求算；
(3)按平均比热容求算；
(4)按气体热力性质表上所列的u 和h 计算。

该表一般规定0K 为基准点，即T=0K,h=0, u=0，从表中求得的是任意温度下的h 和u 值。

熵不仅与温度有关，而日还与压力或体积有关。

，理想气体熵的计算式可据己知条件来选用不同的公式。

当已知(T ，p)时，
2211
ln p g p dT s c R T p ∆=-⎰ (真实比热容) ',,22.41m p v g
p m V m C Mc C c c R C C R
==-=-=
2211ln
ln p g T p s c R T p ∆=- （定值比热容） 当已知(T ，v)时， 2
211
ln V g v dT s c R T v ∆=+⎰ (真实比热容) 2211ln
ln V g T v s c R T v ∆=+ （定值比热容） 当已知(p ，v)时，
2
211V p dp dv s c c p v
∆=+⎰⎰ (真实比热容) 2211
ln ln V p p v s c c p v ∆=+ （定值比热容） 热力学能、焓和熵是状态参数，只取决于初终状态，与过程性质无关，因此以上各计算式适用于理想气体的任何过程。

3.4基本过程及多边过程的分析
基木过程指定压过程、定容过程、定温过程和可逆绝热过程(亦即定墒过程)，它们有一个共同的特征，就是过程进行中有一个状态参数(p ，v ，T 或s)保待不变。

对于理想气体，热力学能和焓仅是温度的函数，所以定温过程也就是定热力学能及定焓过程。

因此，保持一个参数不变的过程仅有上述4种，这4种过程称为基本过程。

在工程上，大部分实际过程可近似地用n pv =定值的多变过程来描述，n 为多变指数。

在某一多变过程中，n 为定值，但不同的多变过程，其n 值各不相同。

对于复杂的实际过程，可把它分作几段不同多变指数的多变过程来描述，每一段中的n 保持不变。

原则上，n 可为0∞∞ -+之间的任一实数值，但工程中所遇到的过程n 一般都为正值。

因为在p-v 图上，多变过程的斜率为
dp p n dv v =- (由多变过程的过程方程得到)，显然当n<0时，0dp dv
>。

dp 与dv 同号，即工质膨胀时，压力增大，工程上一般看不到这样的过程，所以，n 为负的过程不必考虑。

基本热力过程的p-v 图和T-s 图
4种基本过程，实际上也都是多变过程的特例，即： n=0, p=定值，为定压过程；
n=1,pv=定值，为定温过程；
,n pv κκ==定值，也可逆绝热即定熵过程； ,n v =±∞=定值，为定容过程。