第三章 气体和蒸汽的性质

M1Rg M 2 Rg
摩尔气体常数 和 气体常数 摩尔气体常数
p0Vm 0 R MRg =8.3145J/ mol K T0
各种气体的气体常数
R 8.3145J/ mol K Rg M M
理想气体状态方程式(克拉贝隆方程) ①
pv RgT
比体积
②
pVm RT
3-1 理想气体的概念 3-2 理想气体的比热容 3-3 理想气体的热力学能，焓和熵 3-4 水蒸气的饱和状态和相图 3-5 水的汽化过程和临界点 3-6 水和水蒸汽的状态参数 3-7 水蒸汽表和图 本章小结
理想气体
理想气体
分子是弹性的， 不具体积的质点； 分子间相互没有作用力。
高温低压气体
气体比体积大到分子本身 体积远小于其活动空间 分子间的平均距离 远到作用力及其微弱
点→状态
3-1 理想气体的概念
线→过程
4-1 理想气体的 可逆多变过程
4-2 定容过程 4-3 定压过程 4-4 定温过程 4-5 绝热过程
面→循环
5-1 热力学第二定律 5-2 卡诺循环和 多热源循环分析 5-3 卡诺定理 5-4 熵，热力学第二 定律的数学表达式
3-2 理想气体的比热容
3-3 理想气体的 热力学能，焓和熵
1 cp Rg 1
利用比热容计算热量
1. 真实比热容
2. 平均比热容表
3. 平均比热容的直线关系式 4. 定值比热容
5. 算数平均值
工程热力学
第三章
气体和蒸汽的性质 (2)
Properties of gas and vapor
机械与动力工程学院 曹 军 2013年11月28日
Review
理想气体
3-4 水蒸气的 饱和状态和相图 3-5 水的汽化过程 和临界点 3-6 水和水蒸汽 的状态参数 3-7 水蒸汽表和图
5-5 熵方程 5-6 孤立系统熵增原理
5-7 㶲参数的基本概念 热量㶲 5-8 工质㶲及系统 㶲平衡方程
4-6 理想气体热力过程 综合分析
实际气体
4-7 水蒸汽的基本过程
内容
3-3 理想气体的 热力学能，焓和熵
理想气体
3-4 水蒸气的 饱和状态和相图 3-5 水的汽化过程 和临界点 3-6 水和水蒸汽 的状态参数 3-7 水蒸汽表和图
5-5 熵方程 5-6 孤立系统熵增原理
5-7 㶲参数的基本概念 热量㶲 5-8 工质㶲及系统 㶲平衡方程
4-6 理想气体热力过程 综合分析
摩尔体积
R—摩尔气体常数 与气体种类无关
Rg—气体常数 。与气体种类有关。
R 8.3145J/(mol K)
③
pV nRT
体积
理想气体状态方程式(克拉贝隆方程) ④
pv RgT
体积流量
两边同时乘以质量流量
pqV qm RgT
质量流量 两边同时乘以摩尔流量
⑤
pVm RT
pqV qn RT
实际气体
4-7 水蒸汽的基本过程
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工程热力学
第三章
气体和蒸汽的性质 (1)
Properties of gas and vapor
机械与动力工程学院 曹军 (讲师) 2013年11月26日
内容
3-1 理想气体的概念 3-2 理想气体的比热容 3-3 理想气体的热力学能，焓和熵 3-4 水蒸气的饱和状态和相图 3-5 水的汽化过程和临界点 3-6 水和水蒸汽的状态参数 3-7 水蒸汽表和图 本章小结
3-1
理想气体的概念
理想气体
理想气体
分子是弹性的， 不具体积的质点； 分子间相互没有作用力。
高温低压气体
气体比体积大到分子本身 体积远小于其活动空间 分子间的平均距离 远到作用力及其微弱
理想气体是气体压力趋近于零，比体积趋近于无穷大时的极限状态。
O2，N2，H2，CO, 空气，燃气，烟气等气体，在温度不太低，压力不太高时， 均可作为理想气体处理。误差在工程计算允许的精度范围之内。 实际气体： 水蒸气，氟利昂蒸气，氨蒸气等，分子本身体积及分子间作用力不 容忽略。
1mol任何气体的体积均为：Vm0= 0.0224141m3/mol (22.4L/mol) (下角标0是指标准状态)
理想气体状态方程式(克拉贝隆方程)
理想气体状态方程
pv RgT
pv M MRgT
两边同时乘以摩尔质量
pVm MRgT
摩尔体积
p1Vm1 M1 Rg T1
p2Vm 2 M 2 Rg T2
几个基本概念
物质的量：物质中包含的基本单元数与12g碳12的原子数目相同时 的物 质的量，即为 1mol。 → 6.0225×1023个 摩尔质量： 1mol物质的质量。以M表示，单位：g/mol 数值上等于物质的相对分子质量。
阿伏伽德罗定律：同温同压下，各种气体的摩尔体积都相同。
标准状态
(101325Pa, 273.15K),
体积流量 摩尔流量
3-2
理想气体的比热容
比热容的定义
定义：物体温度升高1K(或1℃)所需的热量成为热容，以C表示。(J/K) 1kg物质温度升高1K (或1℃)所需的热量称为质量热容， 又称比热容，以 c 表示。(J/kg.K)
C
Q
dT
c
q
dT
(J/mol.K)
摩尔热容： 1mol物质的热容，以Cm表示.
→ 理想气体的
cv 和 c p
也都仅仅是温度的函数。
比热容的计算公式
h u pv u RgT
dh du Rg dT dT
迈耶公式
cp cv Rg
cp cv Rg

cp cv C p,m Cv,m
Cp,m Cv,m R
比热容比
cp Rg 1
体积热容：标准状态下 1m3物质的热容。以C’表示。 (J/m3.K)
Cm Mc Vm0C
'
比热容的计算公式
定压过程中的比热容，称为比定压热容，以cp表示.
定容过程中的比热容，称为比定容热容，以cv表示.
dh cp dT
du cv dT
理想气体的热力学能和焓都仅仅是温度的函数
第三章
第四章
第五章
逻辑关系
点→状态
3-1 理想气体的概念
线→过程
4-1 理想气体的 可逆多变过程
4-2 定容过程 4-3 定压过程 4-4 定温过程 4-5 绝热过程
面→循环
5-1 热力学第二定律 5-2 卡诺循环和 多热源循环分析 5-3 卡诺定理 5-4 熵，热力学第二 定律的数学表达式
3-2 理想气体的比热容