理想气体混合物及湿空气

– 要求熟练掌握湿空气的参数确定及湿空气过程的分析 方法。
12-1 理想气体混合物
一、处理气体混合物的基本原则
▲混合气体混合物的组分都处理想气体状态，则混合气 体也处理想气体状态； ▲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。 平均摩尔质量， 折合摩尔质量
p Vm R T 混 g 混
理想气体混合物及湿空气
主要内பைடு நூலகம்及要求
• 讨论理想气体混合物的分压力、分体积，混合气 体的成分表示法，混合物的折合气体常数、比热 容以及热力学能、焓和熵变等的计算。
– 要求掌握混合气体的参数特点及混合气体问题的分析 方法。
• 讨论湿空气的基本概念，湿空气相对湿度、含湿 量及湿空气焓等基本状态参数，介绍湿空气焓― 湿图（h－d图）的构成及使用方法。
n p V/R T p i i i x i n p V/R T p 混
三、混合气体的平均摩尔质量和平均气体常数 利用混合物成分求M混和Rg混
1)已知质量分数
M混 R w g iR g i 混
R Rg 混
R g 混 w x w R R x Rx R i i i g i g i g i g 混 混 混 R g i
k
m m mm m m m 1 2 3 i k i
i 1
第 i 种组元气体的质量成分：
mi i m
m 各组元质量 m i i 1 成分之和为1 i m m
摩尔成分
设混合气体由1, 2 , 3,…, i,… k种气体组成
摩尔数
n n n n n n n 1 2 3 i k i
M R 混 g 混 R
3 3
平均气体常数， 折合气体常数
( M v ) 2 2 . 4 1 0 m / m o l 0
n n i 混
n M n iM i 混 混
理想气体混合物可作为Rg混和M混的“某种”理想气体。
混合气体的成分
设混合气体由1, 2 , 3,…, i,… k种气体组成
分压力状态是第i 种组元气体的实际存在状态
2. 分容积定律(law of partial volume)
分容积——组分气体处在与混合气体同温同压单独 占有的体积。
pV nRT
V pV n RT p i nR i T 1 1
p V R T m n m
p V R T n R T i i n
V p RT n nRT i i
分压力定律
p T V
p T V
p T V 分压力pi
p T V
p pi
分压定律的物理意义
p x p p
i i
压力是分子对管壁的作用力
理想气体模型
1. 分子之间没有作用力 2. 分子本身不占容积
混合气体对管壁的作用力是组元气体单独存在时的作用 力之和。
i 1
k
n 第 i 种组元气体的摩尔成分： x i i n n 各组元摩尔成分 n i i x 1 之和为1 i n n
平均摩尔质量M和折合气体常数R
设混合气体的平均摩尔质量为M，摩尔数为n，则混 合气体质量 m n M 平均摩尔质量为M
m n M m i i i M x M i i n n n
折合气体常数
RM R M

i
与xi的换算
m n M x M x M i i i i i i i i m n M M x M i i
已知 xi

i
m i im i n M M M i i i i x i m n i im i M M M i i i
i i i
n
xM i i
i
例3-2
已知二元理想混合气体在温度T ，压力p 时的密度
ρ，试确定该混合气体的质量分数wi。 解：
R T 1 g 混 v 混 p
p R g 混 T
R w Rw Rw R 1 w R w R i g i 1 g 1 2g 2 g 混 2 g 1 2 g 2
R R g,iw i g 混
i
2)已知摩尔分数
M M ix i 混
Rg 混
R M混
n M n i i i n M n M x M M M i i i i i 混 混 混 n n 混 混
M 混
nM
(wi 1)
二、混合气体的分压力定律和分容积定律
1. 分压力定律(Dalton law of partial pressure) 分压力——组分气体处在与混合气体相同容积、相同 温度单独对壁面的作用力。
pV nRT
p Vn RT p 1 1 iV n i RT
p Vn RT m m
p pi
分压力定律
n i x i n x 1 i
4.各成分之间的关系
a) x i i
Vi i V混
n i x i n M v n 混 混 混
n vi i M
即体积分数与摩尔分数相同，故混合气体成分的三种表示法实际上 只有质量分数和摩尔分数两种。
M i b ) w x x i i i R M g i 混
R g混
R R p V R m V i /RT g i g 混 g 混 g 混 i i w x i i i m p V /R T V R R R i g i g i g 混 混 g RM / 混 M i x x i i RM / i M 混
5. 分压力和总压力
pi xi p
V Vi
分容积定律
三、混合气体成分总结
1.质量分数(mass fraction of a mixture) m i w w 1 i i m
2.体积分数(volume fraction of a mixture)
V i i V 1 i
3.摩尔分数(mole fraction of a mixture)