气体和蒸汽的性质(4)

§3-2 理想气体的比热容
比热容是一个重要参数，计算热力学能, 焓, 熵都要用到。
一、定义与分类
1、定义 热容：工质温度升高1度所吸收的热量，
称为热容，过程量，用C表示：
C Q Q J/K
dT dt
2、分类 （1）根据物量的单位：
比热容：热容除以质量称为比热容，用c表示：c C J/(kg K)
第三章 气体和蒸汽的性质
基本内容
3－1 理想气体的概念 3－2 理想气体的比热容 3－3 理想气体的热力性能、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 水和水蒸气的状态参数
3－7 水蒸气表和图
工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质。 如燃气、水蒸气、制冷剂。
分类：
在标准状况下 ( p0 1.01325105 Pa T0 273.15K )
Vm0 22.4141103 m3 mol
pVm RT
ppVVmm 常常数数 RR 88..33114455JJ // ((mmoollggKK)) TT
四、摩尔气体常数
R——摩尔（通用）气体常数
R 8.3145 [ J molgK] 与气体种类无关，与状态无关
摩尔质量: 1mol物质的质量，用M表示，单位g/mol，数值上等于 物质的相对分子量。
物质的量
n
m M 103
物质的质量 摩尔质量
摩尔体积:1mol气体的体积
Vm Mv 103
m3 : mol
g m3 103 mol kg
阿伏伽德罗假说 Avogadro’s hypothesis: 相同 p 和 T 下各种气体的摩尔体积Vm相同
m
摩尔热容：热容除以物质的量称为比热容，用Cm表示： C mc
Cm n n Mc J/(mol K)
（2）根据过程的性质
比定压热容：定压过程中，单位质量工质温度升高1度，所吸 收的热量，cp表示。
比定容热容：定容过程中，单位质量工质温度升高1度，所吸 收的热量，cV表示。
四种形式的克拉贝隆方程（理想气体状态方程）：
状 1 mol : pVm R T 摩尔体积
态
n mol : pV nRT
摩尔气体常数
方 程
1 kg : pv RgT
气体常数
m kg : pV mRgT
三、摩尔质量和摩尔体积
摩尔：物质的量的基本单位，mol 1mol~ 0.012kg C(12)的原子数目，6.0225×1023
pVM
(1000 1) 1.013105 1.0 28103 760
2.658kg
RT
8.3145 293.15
例题3-2：一钢瓶的容积为0.03 m3，其内装有压力为0.7Mpa、 温度为20℃的氧气。现由于使用，压力降至0.28 Mpa，而温 度未变。问钢瓶内的氧气被用去了多少？
解：根据题意，钢瓶中氧气使用前后的压力、温度和体积都已 知，故可以运用理想气体状态方程式求得所使用的氧气质量。
Rg——气体常数
R Rg M
[kJ / kg.K] 与气体种类有关，与状态无关
例如
R空气
R M空气
8.3145 28.97
0.287 kJ kg K
理想气体状态方程可有以下四种形式：
1 kg气体 1 mol 气体 质量为 m 的气体 物质的量为 n 的气体
pv RgT pVm RT pV mRgT pV nRT
氧气处于初态1时的状 态方程为：
故初态1时的氧气质量为：
p1V m1RgT
m1
p1V RgT
氧气处于终态2时的 状态方程为：
p2V m2 RgT
故终态2时的氧气质量为：
m2
p2V RgT
被用去的氧气质量为：
m
m1
m2
p1V RgT
p2V RgT
( p1 p2 )V RgT
(0.7 0.28) 106 0.03 0.1656kg 8314 (20 273) 32
（1）气体所处的状态是否远离液态； （2）工程上所允许的误差。 （三）、工程上 可作为理想气体处理的常见气体 在常温、常压下O2、N2、CO、H2、空气、 燃气、烟气等 离液态较远，可作理想气体处理。
不满足上述两点假设的气态物质称为实际气体，水蒸气、制冷 剂蒸汽等。
二、 理想气体状态方程式
理想气体宏观定义：凡遵循克拉贝隆(Clapeyron)方程的气体
第十二章 理想气体混合物及湿空气
理想气体的热力性质
• 重点内容：
– 利用理想气体的状态方程计算理想气体的基本状 态参数；
– 理想气体的比热容的计算； – 理想气体热力学能、焓和熵的计算。
§3-1 理想气体的概念
一、理想气体模型
宏观定义：遵循克拉贝龙状态方程的气体
pv RgT 称为克拉贝龙状态方程，或理想 气体状态方程。
注意： 1. p,v(V ),T是同一状态下的值。
2. 压力：绝对压力 3. 温度：单位 K 4.统一单位（最好均用国际单位）
p - pa，T - K, Rg - J/(kg K)，R - J/(mol K)
计算时注意事项实例
例3-1：V=1m3的容器有N2，温度为20 ℃ ，压力表读
数1000mmHg，pb=1atm，求N2质量。
1）
m
pVM RT
10001.0 28 8.3145 20
168.4kg
2） m
pVM
1000 1.013105 1.0 28 760
1531.5kg
RT
8.3145 293.15
3） m
pVM
wk.baidu.com
(1000 760
1) 1.013105 1.0 28
2658kg
RT
8.3145 293.15
4） m
微观定义： 假设条件： (1)气体分子是不占据体积的弹性质点； (2)气体分子相互之间没有任何作用力。
U=U(T )
（一）、理想气体的分子模型 假设: （1）分子都是弹性的不占体积的质点；
（2）分子相互之间没有作用力。 完全的理想气体是不存在的，它是实际气体在压力趋近于 零，比体积区域无穷大的极限状态。 p o，或v （二）、能否作为理想气体处理的依据
1、理想气体 满足理想气体状态方程，可用简单的关系式进行描述。 如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等
2、实际气体
不满足理想气体状态方程，不能用简单的关系式进行描述 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷剂工质等
工质的性质
第三章 气体和蒸汽的性质
1、理想气体的性质
※
2、水和水蒸气的性质
第六章 实际气体的性质及热力学一般 关系式