气体和蒸汽的性质

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3机械热力学第03章理想气体的性质1

pB •
固态液态 • C
BTtpC上侧，液相； ATtpC右侧，汽相。
气态
A•
•Ttp
t Ttp点：三相点
C点：临界点
TtpC线：气液两相共存，代表ps=f(ts)； TtpB线：固液两相共存，熔点温度与压力的关系； TtpA线：固气两相共存，升华温度与压力之关系；
§3-5 水的汽化过程和临界点
cp
dT T

T1 T0
cp
dT T

Rg
ln
p2 p1

s20
s10
Rg
ln
p2 p1
精确计算熵变的方法： 1. 选择真实比热容经验式计算 2. 查表s0数据计算
例题\第三章\A4111551.ppt 例题\第三章\A4111552.ppt
作业：3-6，8，16
§3-4 水蒸气的饱和状态和相图
Ｖ＝（Mv）＝0.0224141 m3 ／mol
例题：书中例3-1、3-2
§3-2 理想气体的比热容（比热）
一、定义和基本关系式
定义：
lim c
q q , 或 c q
T0 T dT
dt
一定量的物质在吸收或放出热量时，其温度变化的大小取决于工质的性质、数量和所经历的过程。
1.理想气体热力学能和焓仅是温度的函数 a) 因理想气体分子间无作用力
u uk u T du cV dT
b) h u pv u RT
h hT dh cp dT
2
u 1 cvdT ;
2
h 1 cpdT
2.理想气体热力学能和焓的求算方法：
三、水的三相点
1. 三相点：固态、液态、汽态三相平衡共存的状态

8-气体蒸汽的流动和压缩

c ─称为当地声速。
, 表达式 Ma
流体的流动速度当地声速
cf c
当 cf<c， Ma<1，是亚声速气流；当 cf>c，Ma>1，超声速气流；
当 cf=c，Ma=1，是声速气流。
第九章
第8章气体、蒸汽的流动和压缩气体与蒸汽的流动
8.1.2 气体在喷管与扩压管中的定熵流动
1)气体流速的变化与其状态参数之间的关系 (1)流速与压力之间的关系
1）临界压力比
临界压力比是指喷管内气体的临界压力pcr与滞止压力的比值。即
cr
pcr =定值 p0
pcr 2 1 vcr 0 ( ) p k 1
临界压力比vcr与气体的性质有关，是绝热指数的单值函数。针对不同性质的气体,vcr是一个确定的常数。且单原子气体: 1.67, cr 0.487 双原子气体: 1.4, cr 0.528 多原子气体: 1.3, cr 0.546
(1)
(2) 流速与比体积之间的关系过程方程的微分形式可写成将其代入（１)式,有
dc f cf
1 dv 1 dv 2 Ma v Ma 2 v
(2)
第8章
气体、蒸汽的流动和压缩
8.1.2 气体在喷管与扩压管中的定熵流动
dc f cf
dc f 1 dp dp 2 Ma 2 Ma p p cf
(1) (2)
dc f cf
dc f 1 dv dv 2 Ma 2 Ma v v cf
(3) 流速与声速之间的关系适用于任何气体的声速方程为 c pv 也可写成 c2 pv 其微分为 2cdc pdv vdp 等式两边同时除以pv，整理得 dc 1 dv dp

蒸汽的物性特征

计算公式
应用
相变潜热 = ΔHvap = m * Lvap，其中 m 是质量，Lvap 是物质在特定温度下的蒸发潜热。
相变潜热在热力学、化学工程和制冷技术等领域有广泛应用，如热力发电、制冷系统设计和材料科学等。
03
蒸汽的热力学特性
蒸汽的热容
定容热容
定容热容是指在等容条件下，单位质量的物质吸收或放出的热量，其值与温度和物质种类有关。对于蒸汽，定容热容随温度升高而增大。
冷凝和循环
发电过程中产生的蒸汽通过冷凝器冷凝成水，再通过给水泵和锅炉进行循环利用。
蒸汽在空调和制冷系统中的应用
加热和除湿
蒸汽可作为热源，用于加热空气和去除湿气，提高室内环境的舒适度。
制冷
蒸汽压缩制冷循环利用蒸汽的压力变化实现制冷效果，广泛应用于空调和制冷设备中。
热回收
蒸汽在制冷过程中产生的余热可进行回收利用，提高能源利用效率。
度变化率之比，其值与物质种类和温度有关。对于蒸汽，定压比热容随
温度升高而增大。
02
定容比热容
定容比热容是指在等容条件下，单位质量的物质吸收或放出的热量与温
度变化率之比，其值与物质种类和温度有关。对于蒸汽，定容比热容随
温度升高而增大。
03
平均比热容
平均比热容是指单位质量的物质在等温过程中吸收或放出的热量与温度
蒸汽的物性特征
• 蒸汽的定义与性质 • 蒸汽的相变过程 • 蒸汽的热力学特性 • 蒸汽的动力学特性 • 蒸汽的应用
目录
01
蒸汽的定义与性质
蒸汽的定义
01
蒸汽是指水分子从液态完全转化为气态的过程，通常在沸点温度下发生。
02
在工业过程中，蒸汽可用于提供动力、加热、干燥、蒸馏等多种应用。

工程热力学复习题

各位同学：以下为工程热力学B 复习题,如有问题,请到办公室答疑;第一章基本概念1.如果容器中气体压力保持不变,那么压力表的读数一定也保持不变; 错2.压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化; 错3.由于准静态过程都是微小偏离平衡态的过程,故从本质上说属于可逆过程; 错4.可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程; 对5. 比体积v 是广延状态参数; 对6. 孤立系的热力状态不能发生变化; 错7. 用压力表可以直接读出绝对压力值; 错8. 处于平衡状态的热力系,各处应具有均匀一致的温度和压力; 错9. 热力系统的边界可以是固定的,也可以是移动的；可以是实际存在的,也可以是假想的; 对10. 可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程; 对11.经历了一个不可逆过程后,工质就再也不能回复到原来的初始状态了; 错12. 物质的温度越高,则所具有的热量越多; 错1. 能源按其有无加工、转换可分为一次能源和二次能源;2. 在火力发电厂蒸汽动力装置中,把实现热能和机械能能相互转化的工作物质就叫做工质 ;3. 按系统与外界进行物质交换的情况,热力系统可分为开口系和闭口系两大类;4. 决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需 2 个;5. 只有平衡状态才能用参数坐标图上的点表示,只有可逆过程才能用参数坐标图上的连续实线表示;6. 绝热系是与外界无热量交换的热力系;7. 孤立系是指系统与外界既无能量交换也无质量交换的热力系;8. 测得容器的表压力75g p KPa =,大气压力MPa p b 098.0=,容器内的绝对压力 173kPa ;6.热力系在不受外界影响的条件下,系统的状态能够始终保持不变,这种状态称为平衡状准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程 C ;A 做功无压差； B 传热无温差；C 移动无摩擦；D 上述任一个都可;2.下列说法中正确的是：11可逆过程一定是准平衡过程2准平衡过程一定是可逆过程3有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程3. 测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为：41有气体泄露 2气体的热力状态发生变化3大气压力发生变化 4以上均有可能第二章热力学第一定律1.气体吸热后一定膨胀,热力学能一定增加；错2.气体膨胀时一定对外作功；错3.对工质加热,其温度反而降低是不可能的; 错4.热力学第一定律适用于任意的热力过程,不管过程是否可逆对 ;5.稳定流动系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而变; 错6.温度越高热力系所具有的热量越多; 错;7.一稳定流动开口系,从外界吸收热量 500J ,开口系进出口焓差为 300J,则该热力系对外界所作的技术功为200 J;8.稳定流动系统能量方程式q dh vdpδ=-的适用条件是：可逆过程 ;9. 空气经一热力过程后,热力学能增加67kJ,并消耗外功1257kJ,则此过程为放热过程;填吸热或放热10.热力学第一定律解析式的微分形式表达式是 ;对于有化学反应的过程,热力学第一定律解析式可表示为 ;11. 实现可逆过程的充分条件是和 ;12.可逆过程是指 ;13、下列说法中正确的是：31气体吸热时热力学能一定增加2气体一定要吸收热量后才能对外做功3气体被压缩时一定消耗外功13、对闭口系统功的计算式W=U1-U2,下列适用条件正确的是：11适用于可逆于不可逆的绝热过程2只适用于绝热自由膨胀过程3只适用于理想气体的绝热过程（4）只适用于可逆绝热过程13.理想气体绝热流经节流阀,节流后稳定截面处的焓值CA. 升高；B. 降低；C. 不变；D. 无法确定14.气体在某一过程中吸入3100kJ的热量, 同时内能增减了150kJ,该过程是 AA 膨胀过程,B 压缩过程 C定容过程15.热力系的状态改变了,其热力学能值3 ;1一定改变 2必定不变3不一定改变 4状态与热力学能无关16.下述说法中,哪一种不正确1 ;1焓是热力系能与环境进行交换的能量2焓是人为定义的一种具有能量单位的热力学量3焓是热力系状态函数4焓变在某些特定条件下,与热力系吸热相等17、q=△u+w使用于 AA. 仅闭口系B. 仅稳流系,理想气体C. 仅闭口系、理想气体,可逆过程D. 闭口系或稳流系,理想气体,可逆过程18、开口系统中,推动功究竟属于下面哪一种形式的能量 BA.进、出系统中流体本身所具有的能量B.后面的流体对进、出系统的流体为克服界面阻碍而传递的能量C.系统中工质进行状态变化由热能转化而来的能量D.以上说法均不正确1．某蒸汽动力厂中,锅炉以40t/h 的蒸汽量供给汽轮机;汽轮机进口处的压力表读数为9MPa,蒸汽的焓为3440kJ/kg,汽轮机出口处真空表读数为95kPa,当时当地大气压力为MPa,出口蒸汽焓为2245 kJ/kg,汽轮机对环境换热率为×510kJ/h;求：①进口和出口处蒸汽的绝对压力分别是多少②若不计进、出口宏观动能和重力势能的差值,汽轮机输出功是多少千瓦第三章、四章气体和蒸汽的性质及基本热力过程 1.气体常数Rg 不仅和气体种类有关,还与气体所处的状态有关; 错2.理想气体的定温过程即是定热力学能和定焓过程; 对3. 迈耶公式p v c c -=R 既适用于理想气体,也适用于实际气体; 错4.理想气体不可能进行吸热而降温的过程; 错5. 理想气体的p c 、v c 值与气体的温度有关,则它们的差值也与温度有关; 错6.绝热过程一定是定熵过程; 错7. 系统经历一个可逆定温过程,由于温度没有变化,故该系统工质与外界没有热量交换; 错8.理想气体不论经历什么样的过程,其焓的增量均可用⎰=∆21dT c h p 计算;对 9. 在P-V 图上,通过同一状态点的绝热过程线的斜率的绝对值比定温过程线的大; 对9. 露点是指 ;10.理想气体状态方程式为 ;11.对于理想气体,比热容是温度的单值函数;12.对于理想气体,V du c dT =,p dh c dT =,它们的适用条件是 ;13.定压过程中,P= 定值 ,其温度和比体积成正比;14. 临界状态指 ;15. 什么叫平均比热容3112.可逆压缩时压气机的耗功为 CA.pdv ⎰；B.()21d pv ⎰；C.21vdp -⎰ D.以上都不正确 13.当压力不发生变化时,液体在汽化阶段的温度将 BA.升高B.降低C.不变D.可能升高也可能降低14.k pv =常数()p v k c c =适用于 DA ．一切绝热过程B ．理想气体绝热过程;C ．任何气体可逆绝热过程D ．理想气体可逆绝热过程15.通常用表示实际气体与理想气体的偏离;其实质反映 ;第五章热力学第二定律1.第二类永动机违反了热力学第一和第二定律；错2.孤立热力系熵减少的过程是无法实现的；3.热力系统放热后,系统的熵一定减少; 错4.工质经历一个不可逆过程,它的熵不一定增大; 对7.热量不可能从低温热源传向高温热源; 错8.热力学第二定律可表述为：不可能将热能全部转变为功; 对9.卡诺循环是由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程所组成;10.在两个恒温热源间工作的一切可逆循环,其热效率仅决定于两热源的温度 ,而与工质的性质无关 ;11.卡诺机A 工作在927℃和T 的两个热源间,卡诺机B 工作在T 和27℃的两个热源间;当此两个热机的热效率相等时,T 热源的温度T ＝ 600 K;12.热力学第二定律数学表达式 ;13. 孤立系统熵增原理的实质是什么14.将卡诺循环的热力过程表示在P-V 图和T-S 图上1. 如果热机从热源吸热100kJ,对外作功100kJ,则 B ;A 违反热力学第一定律；B 违反热力学第二定律；（C ）不违反第一、第二定律； D A 和B;2.自发过程的特点是 BA 系统熵必然减少B 伴随非自发过程才能进行C 不可逆D 可逆3.热力学第二定律仅适用于 1 ;1同一过程的任何途径 2同一过程的可逆途径3同一过程的不可逆途径 4不同过程的任何途径4.下列说法正确的是 2 ;31根据T Q S 可=∆,所以只有可逆过程才有熵变 2热力系由初态A 经不同的不可逆过程到达终态B,其熵的改变值是一定的3一切过程的熵变总是大于或等于04热力系经可逆过程S ∆一定等于0,经不可逆过程S ∆一定大于05.下列关于循环热效率的说法中,正确的是 D ;1吸热量越小,热效率越高 2放热量越大,热效率越低3循环功越大,热效率越高 4上述说法都是错误的6.下列说法中,正确的是 1 ;1热力学第二定律告诉我们功可以全部转变为热,而热不能全部转变为功2热力学第二定律可以描述为：不可能从单一热源取热,使其变为功3热力学第二定律可以描述为：仅仅将热转变为功是不可能的4生活中加热水至沸腾,我们可以看到水会“窜”起来,该过程就是从一个热源吸热而转变为功的过程,所以热力学第二定律不成立10.工质经过一个不可逆循环后,其熵的变化量 BA.大于零B.等于零C.小于零D.无法确定7. 下列说法正确的是D ;A.循环最高温度与最低温度都一定时,则循环的热效率就一定B.循环最低温度一定时,则最高温度越高,循环的热效率越低C.循环最高温度一定时,则最低温度越低,循环的热效率越高D. 循环最高温度与最低温度都一定时,则循环的最高热效率就一定8.在定压条件下,湿饱和蒸汽的压力、温度与饱和水的压力、温度相比,关系是BA.大于饱和水的压力和温度B.等于饱和水的压力和温度C.小于饱和水的压力和温度D.与饱和水的压力和温度无关9.可逆过程的定义准平衡过程的定义两者之间的关系10.热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么写出各自的数学表达式;11. 热力系统熵变化有哪两种各代表什么物理意义12.某卡诺循环从热源吸热500kJ/kg,向冷源放热200kJ/kg;如果低温热源为300K,1高温热源温度T1是多少2画出T-s 图,并标出有效能;3循环的热效率是多少13. 某热机工作于T1=2000K 、T2=300K 的两个恒温热源之间,用两种方法来判断下述情况能否实现是否可逆循环已知：111,0.9net Q KJ W KJ ==3、焓是参数,其数学表达式为 ;熵是参数,其数学定义表达式为 ;在可逆过程中,工质吸热熵增大 ,工质放热熵减小 ;填增大或减小4、规定在1标准大气压、下,由单质生成1mol 化合物时,自由焓的变化量为该化合物的标准生成自由焓 ;第十一章制冷循环1.制冷系数可以等于1,但不能大于1;错2.制冷装置运行的目的是为了维持 ,常用来衡量制冷循环的经济性,其表达式为 ,在一定环境温度下,为了取得良好的经济效益,冷库的温度不能超乎需要的 ;填高或低3.单机压缩氟利昂制冷系统的循环过程为 C A.压缩、节流、冷凝和蒸发B. 压缩、冷凝、蒸发和节流C.压缩、冷凝、节流和蒸发D. 压缩、蒸发、节流和冷凝 4.制冷剂特点第十三章化学热力学基础试判断下列反应在51.01310a P ⨯、25℃下能否自发进行如不能,试说明要使此反应能自发进行可采用的措施;已知：340,1117876/e f F O G J mol ∆=-, 0,266699/e f F O G J mol ∆=-,20,394668/f CO G J mol ∆=-, 0,137225/f CO G J mol ∆=-因0G ∆>0,所以反应在51.01310a P ⨯、25℃下不能自发进行;为使反应自发进行,可通过改变反应初始温度来改变0G ∆,使其小于零;2．平衡移动定律3.什么是反应热效应反应热和反应热效应的关系是什么它们是否是性质相同的量1．将工质又膨胀、又吸热、又降温的过程表示在P-V 图上;2.在T-S 图上表示定压过程和定容过程3.能将卡诺循环表示在P-V 图及T-S 图上;。

化工蒸汽知识点总结大全

化工蒸汽知识点总结大全一、介绍蒸汽是一种在工业中广泛应用的热能介质，它在化工过程中起着至关重要的作用。

本文将系统地总结化工蒸汽的相关知识点，包括蒸汽的性质、产生、利用以及在化工过程中的应用等方面的内容。

二、蒸汽的性质1. 蒸汽的定义蒸汽是指液体在一定温度和压力下发生汽化成为气体状态的过程，形成的气体即为蒸汽。

蒸汽是一种热力学上的状态，是水通过升温或受热转变成的气态状态。

2. 蒸汽的特性蒸汽具有较大的体积膨胀性，容易凝结成水；蒸汽的温度、压力和密度与其所处的状态点有关，具有明显的物性变化；蒸汽可在一定条件下与空气形成混合气。

三、蒸汽的产生1. 蒸汽的生产方法蒸汽一般通过加热水来产生，主要方法有：(1) 锅炉蒸汽：通过燃烧煤、油、天然气等燃料加热水，产生高温高压蒸汽；(2) 蒸汽发生器蒸汽：利用核能、水能、太阳能等能源进行蒸汽发生。

2. 锅炉蒸汽的工作原理锅炉蒸汽的工作原理是通过加热锅炉内的水，使水产生汽化转变成蒸汽，然后将蒸汽输送到需要的地方进行利用。

其主要包括燃料燃烧、热量传递、水蒸气化、蒸汽产生等过程。

3. 蒸汽的应用蒸汽在化工生产过程中有着多样的应用，主要包括以下几个方面：(1) 驱动型应用：利用蒸汽驱动发电机、风机、泵等设备；(2) 供热型应用：利用蒸汽进行加热、蒸发、蒸馏等过程；(3) 机械型应用：利用蒸汽进行汽轮机发电、工程机械动力等；(4) 化学型应用：利用蒸汽进行化学反应、干燥、加热等工艺。

四、蒸汽的常用参数与计算1. 蒸汽的物性参数蒸汽的物性参数包括压力、温度、焓、熵、比容等，这些参数决定了蒸汽在不同工艺中的适用范围和规格要求。

2. 蒸汽的状态方程蒸汽状态方程描述了蒸汽在一定温度和压力下的物性参数，通常使用状态方程对蒸汽性质进行计算和预测。

3. 蒸汽的流量计算在化工生产中，常常需要对蒸汽的流量进行计算，以满足不同工艺的需要。

蒸汽的流量计算通常采用流量表、流量计等设备进行测量和计算。

工程热力学与传热学(第十五讲)10-1、2(一)

第十章水蒸气热力工程中使用的气体工质包括：气体和蒸汽两类。

蒸汽：是指刚刚脱离液态，或比较接近液态的气体工质，在被冷却或压缩时很容易回到液态。

特点：蒸汽分子之间的作用力和分子本身的体积不能忽略，不能作为理想气体处理。

工业上常用的蒸汽：水蒸气、制冷剂蒸汽等。

水蒸气的特点：①具有良好的热力性质；如比热容大、传热性好。

②价格低廉，对环境无污染。

③适用范围广。

制冷剂蒸汽主要有低沸点的氨和氟利昂，它们的性质与水蒸气类似。

本章以水蒸气为例，分析蒸汽的产生过程和性质，研究对其进行热工计算的方法，同时了解其它物质蒸汽的共性。

第一节基本概念一、汽化物质的液态与气态在一定条件是可以相互转换的。

汽化：物质由液态变为气态的过程称为汽化。

汽化有两种方式：蒸发与沸腾。

蒸发：在液体的自由表面上进行气化过程称为蒸发。

如杯中的水敞口放置一段时间后减少了；湿衣服晾干了等。

蒸发过程：液面附近动能较大的分子克服液体的表面张力，离开页面，并上升到空气中。

由于能量较大的分子的离开，会使液体内分子的平均动能减少，表现为液体温度降低，只有不断加热，才能维持液体的温度不变。

温度越高，蒸发越剧烈。

二、饱和温度、饱和压力在蒸发过程中，液面上方空间里的蒸汽分子总有可能碰液面而返回液体中，即凝结过程与蒸发过程是同时存在的。

一般的蒸发都是在自由空间中进行的，液面上除蒸汽分子外还有大量空气等其他气体，因而蒸汽分子的浓度很小，分压较低，其凝结速度小于蒸发速度，总的来看表现为蒸发过程。

若蒸发发生在封闭的容器中，随着蒸发的进行，液面上方的蒸汽分子越来越多，碰撞液面的机会也越来越多，使凝结速度加快。

当蒸发和凝结的速度相等时，气液两相将达到平衡，这时空间的蒸汽分子浓度不再改变，这种处于两相平的状态称为饱和状态。

饱和温度（t s）：饱和状态时所对应的温度称为饱和温度。

饱和压力(p s)：饱和状态时液体表面上方蒸汽产生的压力称为饱和压力。

对应于某一饱和温度，必有一个饱和压力与之对应，饱和温度越高，对应的饱和压力就越大。

工程热力学第三章气体和蒸汽的性质.

第三章气体和蒸汽的性质
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 水蒸汽的饱和状态和相图 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
3-1 理想气体的概念
1、理想气体模型(perfect gas, ideal gas) ■理想气体的两点假设
dT
p

dh vdp dT
p

h T
p
cV

q
dT
V

du
pdv dT
V

u T
V
☆注意：上式适用于任何工质，表明 c p、cV为状态参数
●理想气体
热力学能只包括内动能，只与温度有关，u f (T )
cp,423K 1.01622kJ /(kg K) cp,623K 1.05652kJ /(kg K)
623K
cp 423K (1.01622 1.05652) / 2 1.0364kJ /(kg K)
623K
qp cp 423K (T2 T1) 1.0364 (623 423) 207.27kJ / kg
5、不同形式的理想气体状态方程式
1kg的气体： pv RgT mkg的气体： pV mRgT 1mol的气体：pVm RT nmol的气体：pV nRT 流量形式： pqV qm RgT qn RT
例3-2：某台压缩机每小时输出 3200m3、表压力 pe 0.22MPa 温度t 156℃的压缩空气。设当地大气压pb 765mmHg ，求压缩空气的质量流量qm及标准状态下的体积流量qV 0 。

蒸汽的参数

蒸汽的参数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：蒸汽是指水在受热后产生的气态水蒸气，它是一种无色、无味、无臭的气体。

在自然界中，蒸汽是一种极为常见的状态，我们可以在煮水时看到涌泉腾腾的蒸汽冒出，也可以在洗澡时感受到热气弥漫在浴室里。

蒸汽在工业生产、能源利用、环境保护等方面都具有重要的作用。

蒸汽有许多重要的参数，这些参数主要是用来描述和评估蒸汽的性质和性能的。

其中最重要的参数包括压力、温度、比容、热容和焓等。

下面我们就来逐一介绍这些参数：1. 压力：蒸汽的压力是指蒸汽对其容器或周围环境施加的压力。

蒸汽的压力通常以帕斯卡（Pa）或大气压（atm）为单位。

蒸汽的压力与其温度有直接的关系，在常压下，水的沸点温度为100摄氏度，所对应的是标准大气压（1atm）的蒸汽压力。

2. 温度：蒸汽的温度是指蒸汽的热量水平，通常以摄氏度（℃）或开尔文（K）为单位。

蒸汽的温度与其压力密切相关，随着温度的升高，蒸汽的压力也会增加，这是由于热量增加导致蒸汽分子速度增加而产生的结果。

3. 比容：蒸汽的比容是指单位质量的蒸汽所占的体积大小，通常以立方米/千克（m³/kg）为单位。

比容与密度的倒数成正比，即比容越大，密度越小。

蒸汽的比容随着温度和压力的变化而变化，一般情况下比容随温度升高而增大。

4. 热容：蒸汽的热容是指单位质量的蒸汽吸收或释放的热量，通常以焦尔/千克-开尔文（J/kg-K）为单位。

热容是描述物质温度变化时需要吸收或释放的热量大小的重要参数，它与物质本身的热性质有关。

5. 焓：蒸汽的焓是用来描述蒸汽的热力状态的参数，通常表示为单位质量的蒸汽所具有的内能和功的总和，以焦耳/千克（J/kg）为单位。

蒸汽的焓随着温度和压力的变化而变化，它能够反映蒸汽的热力特性和能量状况。

综上所述，蒸汽的压力、温度、比容、热容和焓是描述和评估蒸汽性质和性能的重要参数，它们之间具有密切的关系，并且随着蒸汽的物理状态和热力特性的变化而变化。

沈维道《工程热力学》(第4版)名校考研真题-气体和蒸汽的性质(圣才出品)

2．理想气体只有取定比热容时，才能满足迈耶公式：cp − cv = Rg 。（）[南京航空
航天大学 2008 研] 【答案】错【解析】只要是理想气体，就满足迈耶公式。
3．（1）理想气体任意两个状态参数确定后，气体的状态就一定确定了。（）
（2）活塞式压气机采用多级压缩和级间冷却方法可以提高它的容积效率。（）[西
【答案】T1（p2/p1）；0； cv (T2 − T1) ； cv (T2 − T1)
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三、判断题
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1．流动功的大小仅取决于系统的进口和出口状态，而与经历的过程无关。（）[天
津大学 2005 研]
【答案】对
【答案】A
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
【解析】在四个选项中，只对于理想气体的绝热过程， du = cV dT ，且 dq = 0 ，即 w = −cV dT 。
4．理想气体等温过程的技术功＝（）。[宁波大学 2008 研] A．0 B2
【答案】C
【解析】 wt
A．升高 B．降低 C．不变【答案】A 【解析】充气的过程中增加了流动功，故导致瓶子气体的内能升高，温度升高。
3． w = cvdT 使用条件为（
A．理想气体绝热过程
）。[湖南大学 2007 研]
B．理想气体可逆过程
C．任何工质定容过程
D．任何工质绝热过程
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【答案】错【解析】上式不仅只适应于理想气体，也只能用于可逆过程。
四、名词解释 1．理想气体与实际气体。[天津大学 2005 研] 答：理想气体是不考虑分子之间的作用力以及气体分子本身所占体积的气体模型，严格地说它是一种假想的气体。实际气体则是实际存在的气体。前者遵循理想气体方程式等规律，后者则不遵循这种规律。实际气体的压力趋近于零时，实际气体就趋向于理想气体。

工程热力学第4章

v 1 1 t
2
2
p
dT，s

1
2
dq T
pdv，w
vdp q ，
Tds
5
二、四个基本热力过程
(一)、定容过程（dv=0）
工质在变化过程中容积保持不变的热力过程。 1.过程方程式： v = Const。 2.基本状态参数间的关系式：
p2 T2 v1 v2及 p1 T1
dq Tds
dq cn dT
T T T n s n cn cV
n 1
30
p
p p n v v n
(n 0)
0
T
( n 1) (n )
p v
T cp
s
v
p v
T T s n cn
p1v1 - p2 v2
nRg n 1
T1 T2
nw
25
5.理想气体 n q的计算
q u w cv T2 T1
Rg n 1
T2 T1
k - 1cv T T cv 2 1 n 1
q=
n cV T2 T1 n 1
n
ln p2 / p1 ln v1 / v2
cn c p n 等。 cV n 或由 cn n 1 cn cV
28
四、多变过程的能量关系w / q
w
Rg n 1
T1 T2
1
n 1
cV T1 T2

n q cV T2 T1 n 1
n
w 1 q n

1 0 n 1 0 n

工程热力学第三章气体和蒸汽的性质

第三章气体和蒸汽的性质
3-1 理想气体的概念
一理想气体的模型
➢ 理想气体指分子间没有相互作用力、分子是不具有体积的弹性质点的假想气体
➢ 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，热力性质复杂，工程计算主要靠图表
➢ 理想气体是实际气体p0的极限情况。
0
D(t1)
C(t2) t
=q02-q01
t2 cdt t1 cdt
0
0
c
t2 0
t2
c
t1 0
t1
c
t2 0
,
c
t1 0
表示温度自0C到t1和0C到t2的平均比热容.
c t2 q t1 t2 t1
t2 cdt
t1 t2 t1
0
cdt
t2 cdt
t1
0
t2 cdt
0
➢比热容、摩尔热容及体积热容三者之间的关系：
Cm=Mc=0.0224141 C´
二、定压比热容及定容比热容
热量是过程量，因此比热容也与各过程特性有关，不同的热力过程，比热容也不相同：
➢定容比热容：可逆定容过程的比热容
cV
q
dT
v
du pdv dT v
u T
v
➢定压比热容：可逆定压过程的比热容
➢ 简化了物理模型，不仅可以定性分析气体某些热现象，而且可定量导出状态参数间存在的简单函数关系
➢ 在常温、常压下H2、O2、N2、CO2、CO、He及空气、燃气、烟气等均可作为理想气体处理，误差不超过百分之几。因此理想气体的提出具有重要的实用意义。
二理想气体状态方程式
理想气体在任一平衡状态时p、v、T之间关系

西安交大工程热力学第三章气体和蒸汽的性质

7
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)的原子数目为6.0225×1023
1 kmol : pV R T
摩尔质量:1mol物质的质量，用M表示，单位 g/mol，数值上等于物质的分子量。
物质的量 n m 物质的质量 M 摩尔质量
摩尔体积:1mol气体的体积
1. cp const
理想气体，任何过程
h cp T h cp dT
T1
t2
1
cp 为真实比热 cp 为平均比热
T2
dh cpdT
理想气体，任何过程
h cp t (T2 T1 )
31
4. 若取0oC为零点 h c t t p 32
0
附表7，8
(3) 理想气体的熵

q h h4 汽 h3
2、实际气体
不能用简单的式子描述，真实工质火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质等
2
wc wi h1 h4
给水泵
1
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 ※
第十二章理想气体混合物及湿空气第六章实际气体的性质及热力学一般关系式
cv ( u )v T cp ( h )p T
0oC时：
常见工质的cv和cp的数值
cv,air= 0.716 kJ/kg.K cp,air= 1.004 kJ/kg.K cv,O2= 0.655 kJ/kg.K cp,O2= 0.915 kJ/kg.K 1000oC时： cv,air= 0.804 kJ/kg.K cp,air= 1.091 kJ/kg.K cv,O2= 0.775 kJ/kg.K cp,O2= 1.035 kJ/kg.K 25oC时： cv,H2O= cp,H2O= 4.1868 kJ/kg.K

蒸汽的特性

所谓蒸汽(又称可凝性气体)，是相对于永久气体(或称非可凝性气体)而言的。

对于任何一种气体，都存在有一个临界温度，在临界温度以上的气体，不能通过等温压缩发生液化，称为永久气体；而在临界温度以下的气体，靠单纯增加压力即能使其液化，便是蒸汽。

空间中的蒸汽分子返回到液体内去的过程叫做凝结。

蒸汽的凝结率W[kg/(m2·s)]，即单位时间内在单位面积液面上凝结的蒸汽质量，可借助(20)式计算(23)式中α为凝结系数，p v为蒸汽的分压力。

凝结的逆过程，即液体分子飞到空间变成蒸汽的现象，叫蒸发。

单位时间通过单位面积液面蒸发的质量叫蒸发率Gv[kg/(m2·s)]在汽、液共存的条件下，蒸发和凝结现象同时存在，若蒸发率大于凝结率，则宏观上表现为液体的蒸发；若蒸发率小于凝结率，则宏观上表现为蒸汽的凝结；二者相等时，则处于饱和状态，此时空间蒸汽的压力称为对应平衡温度下的饱和蒸汽压p s。

物质的饱和蒸汽压随着温度的升高而增大。

液体的蒸发率与对应温度下的饱和蒸汽压间的关系为(24)此式常用于蒸发镀膜中金属蒸发量的计算。

一种蒸汽的实际压力p v与其对应温度下的饱和蒸汽压p s之比，称为蒸汽当时的饱和度。

作为最常用的一项指标参数，常把空气中水蒸汽的饱和度定义为空气的相对温度，相对温度(%) = p v H20/p s H20 × 100％(25)例如：工程中定义标准环境条件为温度20o C，相对湿度65%，大气压力101325Pa。

已知水蒸汽在20o C时的饱和蒸汽压为2333Pa(17．5托)，则可计算出标准环境条件下大气中水的分压力为0.65 × 2333 = 1516Pa(11.375托)。

饱和蒸汽压的存在，是蒸汽有别于理想气体模型的根本之处，也是我们要将蒸汽的性质单独作为一节讨论的原因。

在真空工程中，在蒸汽没有达到饱和之前，即饱和度<1时，我们可以使用前面介绍的理想气体定律和公式来描述蒸汽的性质；而蒸汽一旦达到饱和，情况却大不相同，如果我们对饱和蒸汽继续作等温压缩，蒸汽压力将不再升高而是维持饱和蒸汽压的值不变，即不再服从波义耳--马略特定律，为多余部分的蒸汽将凝聚为液态或固态；反之，在饱和蒸汽与其凝聚相(液态或固态)平衡共存的情况下，对蒸汽作等温膨胀，蒸汽的压力也不会降低，而是其凝聚相不断蒸发或升华来补充蒸汽，直至全部变成蒸汽为止。

第三章气体和蒸汽的性质(1)

三相点定义：定义：固、液、气三相共存的状态 1) 当压力低于ptp时，液相不可能存在 2) 三相点温度和压力是最低的饱和温度和饱和压力 3) 各物质在三相点的温度与压力分别为定值，但比各物质在三相点的温度与压力分别为定值，体积则随固、气三相的混合比例不同而异。体积则随固、液、气三相的混合比例不同而异。水的三相点温度和压力值：水的三相点温度和压力值：
2
2、理想气体状态方程式
不同物量下理想气体的状态方程式
pv = RgT pV = mRgT pVm = RT pV = nRT
Rg为气体常数，其数值取决于气体的种类，与气体状气体常数，其数值取决于气体的种类气体的种类，态无关。态无关。 = MRg 既与状态无关，也与气体性质无关, R 既与状态无关，也与气体性质无关, 称为摩尔气体常数称为摩尔气体常数。摩尔气体常数。
c=
δq
dT
=
δq
dt
4
（1）比定容热容
对于理想气体
∂u cV = = dT ∂T V
δ qV
du cV = dT
∂h cp = = dT ∂T p
（2）比定压热容
对于理想气体
δ qp
dh cp = dT
5
3、迈耶公式及比热容比
理想气体的c 理想气体的cp与cV之间的关系：之间的关系：
第三章气体和蒸汽的性质
1
3-1
理想气体的概念
理想气体的特征：理想气体的特征：（1）气体分子的距离足够大，体积忽略不计；气体分子的距离足够大，体积忽略不计；（2）气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。性碰撞。气体分子之间无作用力；（3）气体分子之间无作用力；理想气体在自然界并不存在，但实验证明：理想气体在自然界并不存在，但实验证明：气体压力不太高（ P→0， v→∞），温度不太低时，压力不太高（， → ）温度不太低时远离液态的稀薄气体，即远离液态的稀薄气体，气体分子间作用力及分子本身的体积可忽略，气体性质接近理想气体。本身的体积可忽略，气体性质接近理想气体。

工程热力学总复习

第四页，共54页。
❖ 准平衡过程和可逆过程。
❖ 可逆＝准平衡过程＋无摩擦和其它任何损耗
❖ 只有准平衡过程才能在坐标图中用连续的曲线表示。
❖ 功和热是过程量，其在状态参数坐标图上的表示。
p
p1
1
p2 v1
2 v2 v
T
T1
1
T2 s1
2 s2 s
第五页，共54页。
动力循环:热效率
制冷循环：制冷系数制热循环：制热系数
马赫数
第二十五页，共54页。
第七章气体和蒸汽的流动
喷管 dcf>0
Ma<1 dA<0 渐缩
Ma=1 dA=0 临界截面
Ma>1 dA>0 渐扩
Ma<1→Ma>1 dA<0→dA>0 缩放（拉伐尔）
Ma<1
Ma>1
Ma<1
Ma＝1
Ma>1
dA<0 渐缩
dA>0
渐扩
dA<0 dA=0 dA>0 缩放
4
1 定压放热
0
m
n
s
第四十页，共54页。
第十章蒸汽动力循环装置
朗肯循环
• 在卡诺循环的基础上构建的朗肯循环；
1—2：汽轮机中绝热膨胀
2—3：冷凝器中定压冷凝
3—4：给水泵中绝热压缩
4—5—6：锅炉中定压加热
6—1：过热器中定压加热
p
45
p1 6 1
p2
3(2’) 8
72
o
1
v
T
5 4
8
3(2’)
克劳修斯说法热不可能自发地、不付代价地从低

工程热力学第三章气体和蒸气的性质

•
capacity per unit of mass)
•质量定容热容（比定容热容）
•及
•(constant volume specific heat
• capacity per unit of mass)
•二、理想气体比定压热容，比定容热容和迈耶公式
•1.比热容一般表达式
•代入式（A）得
•2. cV
h’=191.76, h”=2583.7
s’=0. 649 0, s”=8.1481
t
v
h
s
v
h
s
v
h
s
℃ m3/kg kJ/kg kJ/(kg· m3/kg kJ/kg kJ/(kg· m3/kg kJ/kg kJ/(kg·
K)
K)
K)
0 0.0010002 -0.05 -0.0002 0.0010002 -0.05 -0.0002 0.0010002 -0.04 -0.0002 10 130.598 2519.0 8.9938 0.0010003 42.01 0.1510 0.0010003 42.01 0.1510
•本例说明：低温高压时，应用理想气体假设有较大误差。
•例A411133
•讨论理想气体状态方程式
•3–2 理想气体的比热容
•一、比热容(specific heat)定义和分类 •c与过程有关
•定义： •分类：
•c是温度的函数
•按物量
•质量热容（比热容）c J/(kg·K)
•(specific heat capacity per unit of mass)
• 干饱和蒸汽(dry-saturated vapor; dry vapor )

工程热力学名词解释+简答题

第七章气体与蒸汽的流动基本概念绝热滞止过程：气体在绝热流动过程中，因受到某一障碍物的阻挡，流速降
为零的过程；稳定流动的基本方程：连续性方程、能量方程、过程方程、声速方程；马赫数(Ma)：气体流速与当地声速的比值；
Ma<1，亚声速流动，渐缩； Ma=1，声速流动，截面积最小； Ma>1，超声速流动，渐扩；节流：流体在管道内流动时，流经阀门、孔板的等设备，由于局部阻力，流体压力降低，这种现象称为节流，绝热节流是等焓、熵增、降压过程，温度变化和实际过程有关；焦耳—汤姆逊系数（μ）：μ>0，节流后温度降低；μ=0，温度不变；μ<0，节流后温度升高；
第二章热力学第一定律
热力学能：物质内部微观粒子热运动具有的能量总和；
热力学第一定律：热量与其他能量相互转换的过程中，总体能量保持不变。基本概念
实质是能力的机械装备。
第三章气体和蒸汽的性质
理想气体：气体分子是弹性的，不具有体积，分子之间没有相互作用力的理
21. 蒸汽动力系统中的水泵进出口压力远大于燃气轮机压气机中的压力差，为什么燃气轮机作功的大部分被压气机消耗，而蒸汽动力循环中水泵消耗的功可以忽略？
答：蒸汽动力循环中水泵压缩为液体，而燃气轮机中压气机压缩为气体，液体的压缩性比气体差。 22. 能否在汽轮机中将全部蒸汽抽出来用于回热，这样可以取消凝汽器，从而提高效率？答：不能，根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热，并使其全部作功而不引起其他变化。该过程不对外放热，单一热源吸热作功，违背了热力学第二定律。 23. 压缩过程需要耗功，为什么内燃机在燃烧之前都要有一个压缩过程？答：压缩过程能够提高工质的压力，提高了工质的平均吸热温度，从而提高热效率。 24. 利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，