1 气体的成分与状态参数
认识常见的空气与气体的性质
认识常见的空气与气体的性质空气是我们生活中不可或缺的一部分，而气体则是构成空气的主要成分之一。
了解空气与气体的性质对于我们认识自然界、改善环境质量以及保护健康都至关重要。
本文将介绍一些常见的空气与气体的性质，帮助读者更全面地认识它们。
一、空气的成分空气主要由氮气和氧气组成，氮气约占78%，氧气约占21%。
此外，空气中还含有少量的二氧化碳、氩气、水蒸气等。
这些成分的比例在不同地区和条件下有所变化，但总体上相差不大。
二、氮气的性质氮气是一种无色、无味、无毒的气体。
它的密度较大，比空气略重，不易溶解于水。
氮气在常温常压下是稳定的，不与其他物质发生反应，因此被广泛用于保护易氧化物质。
三、氧气的性质氧气是一种无色、无味、无毒的气体。
它是一种高度活性的物质，可以与许多物质发生剧烈的反应，从而支持生命的存在。
氧气也是燃烧的重要因素，能够促进燃料与空气的反应，使其燃烧更为剧烈。
四、二氧化碳的性质二氧化碳是一种无色、无味的气体。
它具有一定的溶解度，可以在水中形成碳酸。
二氧化碳是自然界中的重要物质，存在于大气中，也是植物进行光合作用的重要原料。
五、氩气的性质氩气是一种无色的气体，具有较高的化学稳定性。
它是大气中含量第三丰富的气体，主要用于充填照明灯泡和保护氧敏感设备。
六、水蒸气的性质水蒸气是水在气体状态下的形式，呈无色。
它是自然界中存在量最多的气体之一，重要的水循环和气候的重要组成部分。
七、其他常见气体的性质除了以上提到的气体，还有一些常见气体值得我们了解。
例如，甲烷是天然气的主要成分，具有燃烧性；一氧化碳是一种无色无味的气体，具有剧毒性；氯气是一种黄绿色有刺激性气味的气体，可用作水处理和消毒剂。
八、气体的物理性质气体具有可压缩性、可扩散性和可溶解性等独特的物理性质。
气体在受到压力作用时会缩小体积，而在外部压力减小时则会膨胀；气体分子可以在空间中自由移动，使气体能够扩散；气体可溶于液体，溶解度与压力成正比。
九、结语通过了解常见的空气与气体的性质，我们对自然界和环境有了更深入的认识。
热工基础 第三章.理想气体的性质与热力过程
i 1 i 1
29
k
i 1 k
i 1 k
3-4 理想气体的热力过程
1．热力过程的研究目的与方法
（1）目的： 了解外部条件对热能与机械 能之间相互转换的影响，以便合理地安排 热力过程，提高热能和机械能转换效率。
V V1 V2 Vk Vi
i 1
k
25
3. 理想混合气体的成分 成分：各组元在混合气体中所占的数量份额。 （1） 成分的分类 1）质量分数 ：某组元的质量与混合气体总质量
的比值称为该组元的质量分数。
k k mi wi , m mi wi 1 m i 1 i 1 2）摩尔分数 ： 某组元物质的量与混合气体总物
22
3-3
理想混合气体
1. 理想混合气体的定义 由相互不发生化学反应的理想气体组成混合 气体，其中每一组元的性质如同它们单独存在一 样，因此整个混合气体也具有理想气体的性质。 混合气体的性质取决于各组元的性质与份额。 2. 理想混合气体的基本定律 （1）分压力与道尔顿定律 分压力： 某组元i单独占有混合气体体积V并处于 混合气体温度T 时的压力称为该组元的 分压力。用 pi 表示。
10
由比定容热容定义式可得
qV u cV dT T V
（4）比定压热容
cp
q p dT
据热力学第一定律，对微元可逆过程，
q dh vdp
11
焓也是状态参数， h h(T ,
p)
h h dh dT dp T p p T 对定压过程，dp 0 ,由上两式可得 h q p dT T p
(通风空调部分)第二章 湿空气的状态参数与处理
第二章湿空气的状态参数与焓湿图的应用在空调工程中，研究与改造的对象是空气环境，所使用的媒介物往往也是空气。
因而，首先需要对空气的物理性质有所了解。
在这一章里，讨论下述四个问题：（1）空气的组成和物理性质；（2）空气的状态参数；（3）焓湿图的绘制和应用；（4）几种典型的空气处理过程在焓湿图中的应用。
第一节湿空气的状态参数一、湿空气的组成在空调工程中，我们把空气看作是由干空气和水蒸气两部分所组成的混和物。
为什么要这样来划分呢？这是因为，在正常情况下，大气中干空气的组成比例基本上是不变的，如表2-1所示。
虽然在某些局部范围内，可能因为某些因素（如人的呼吸作用使氧气减少，二氧化碳的含量增加，或在生产过程中，产生了某些有害气体污染了空气），使空气的组成比例有所改变。
但这种改变可以认为对干空气的热工特性影响很小。
这样，在研究空气的物理性质时，可以把干空气作为一个整体来看待，以便分析讨论。
表2-1 空气的主要组成成分相对来说，湿空气中的水蒸气的数量很少，它来源于地球上的海洋、江河、湖泊表面水分的蒸发，各种生物的代谢过程，以及生产工艺过程。
在湿空气中，水蒸气所占的百分比是不固定的，常常随着海拔、地区、季节、气候、湿源等各种条件的变化而变化。
虽然湿空气中水蒸气的含量少，但它的变化对人们的影响却很大。
例如，在南方多雨地区，空气就比较潮湿，湿衣服就不容易干。
夏天，会感到身上的汗老不干，很不舒服。
而在北方的兰州，乌鲁木齐等地区，由于空气干燥，在同样的温度下，就要舒适的多。
空气中水蒸气的多少，除了对人们的日常生活有影响外，对工业生产也十分重要。
例如，在纺织车间，相对湿度小时，纱线变粗变脆，容易产生飞花和断头。
可是空气太潮湿也不行，纱线会粘结，不好加工。
因此，从空气调节的角度来说，空气的潮湿程度是我们十分关心的问题。
这也是把水蒸气专门划分出来的原因之一。
二、湿空气的状态参数湿空气的物理性质是由它的组成成分和所处的状态决定的。
空气分离基础知识
空气分离基础知识第一节物质的三态物质在一定条件下，可呈现出气态、液态和固态。
简称物质的三态。
1.1.1物质三态的变化物质三态的变化，可用分子运动论的基本概念来理解。
分子自己的运动及相互碰撞使其产生可能的两种变化现象，一方面它倾向于分散，相隔尽可能更远些，即倾向于分布到尽可能大的体积内。
同时由于分子间吸引力的存在，倾向于使分子互相靠近，即使分子紧集在尽可能小的体积内。
上述两种相反的倾向，由哪一种倾向占优势，便决定了物质的状态，是气态、液态，还是固态。
也就是说，分子力的作用将使分子聚集在一起，在空间形成某种规则的分布（通常叫有序排列），而分子的热运动将破坏这种有序排列使分子分散开来。
由于这种对立因素在物体中所处的地位不同，就形成了三态。
气态：在气体内分子热运动激烈，使物体的分散倾向占优势，表现出气体无限膨胀，可以充满所在的空间。
使气体既无一定的体积，又无一定的形状。
标准状态下，１升空气内含有2.7× 1022个分子，每个分子的体积为15×10-24。
这样，1升空气内所有分子体积（V）为：V=2.7×1022×15×10-24 =0.4(cm3)由上述计算可知：1升空气中，分子体积之和仅占１升的０.０４%。
而其余９９.９６%空间未被任何东西占有。
由此可见，气态物质分子彼此间相距很远（和其分子体积相比而言）。
不管容器的容积有多大，气体的分子都能在不停地运动下向容器的整个容积内扩散。
气体在做无规则运动时，不但自己互相碰撞，而且也与容器壁碰撞。
气体分子与容器壁的多次碰撞，就使气体在容器壁上产生压力效应，即产生压力。
液态：液体物质分子的分布较气体密。
吸引力的作用较大，能使各分子之间保持较近的距离。
使气体既无一定的体积，又无一定的形状。
固态：当液体冷却变成固体时，分子运动速度降低，分子间的引力增大。
固体内分子的平衡位置是一定的，分子只能在平衡位置附近振动。
同时，分子间的吸引力很大，以至固体不但可以抵抗体积的改变，还可以有力地抵抗形态的改变—即具有一定的形状。
天然气知识1
可以进行工业开采的天然
气，主要指伴生气(也称油 田气、油藏气)和气藏气
(也称气田气、气层气)。
的限制尚未投入工业开采。
天然气的产品
1、液化天然气：LNG
组成 生产过程 体积变化 液化目的 用途
2、天然气凝液NGL
组成 生产过程 用途
4、天然气油
组成 用途
3、液化石油气LPG
组成 指标 用途
5、压缩天然气CNG
泥火山气、煤层气和生物生成气等。天然气是存在于地下岩石储集层中以烃
为主体的混合气体的统称。
二、 天然气的形成
天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂 解而产生的气态碳氢化合物。
？ 根据天然气的定义，天然气是(
(A)不可燃气体混合物; 天然气的组成 (B) 液体混合 物;
)。
的多种烃类和少量非烃类气体组成的气体混合物。
即为各ห้องสมุดไป่ตู้分的 质量百分数
天然气的组成
1、质量组成wi
其表达式为：
wi
mi
m
i 1
n
i
式中
mi——气组分i的质量；
m ——气体质量。
i
天然气的组成
2、体积组成
i
yi
Vi
其表达式为：
V
i 1
n
i
式中
Vi——气组分i的体积；
V
i 1
n
i ——气体总体积。
天然气的组成
3、摩尔组成
当时当地 大气压力
天然气的状态参数
2. 温度
温度是物质分子进行热运动的宏观表现，它是对物体
冷热程度的量度。 测量温度的标准称为温标。常用的有： ① 摄氏温标(℃)。符号 t ②开氏温标(K)。符号 T
气压传动基础知识
v2/2+ gz + kp /（k-1）ρ＋ghw= 常数
因气体粘度小，不考虑摩擦阻力和位置高度的影响，则有
v2/2+ kp /（k-1）ρ= 常数
▪ 在低速流动时，气体可认为是不可压缩的（ ρ ＝常数），则有
v2/2+ p /ρ= 常数
动量方程 vdv+dp/ρ =0
二、声速和马赫数
声音引起的波称为“声波”。声波在介质中的传播速度称 为声速。声音传播过程属绝热过程。对理想气体来说，声 音在其中传播的相对速度只与气体的温度有关。气体的声
一、理想气体的状态方程
不计粘性的气体称为理想气体。空气可视为理想气体。
一定质量的理想气体在状态变化的瞬间， 有如下气体状态
方程成立： pV / T = 常量
或 p=ρRT
二、气体状态变化过程
等容过程 p1/T1= p2/T2= 常量
在等容过程中，气体对外不做功，气体与外界的热 交换用于增加（减少）气体的热力学能。
杂质，并将空气中的水分分离出来。
▪ 原理：回转离心、撞击，
▪ 性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效 率、流量特性
▪ 油雾器 特殊的注油装置。
▪ 原理 当压缩空气流过时，它将润滑油 喷射成雾状，随压缩空气流入需要的润 滑部件，达到润滑的目的。
▪ 性能指标：流量特性、起雾油量
▪ 减压阀 起减压和稳压作用。 ▪ 气动三大件的安装连接次序：分水过滤器
气动系统由下面几种元件及装置组成
气源装置 压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、 净化的辅助装置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空 气。
执行元件 将气体压力能转换成机械能并完成做功动作 的元件，如气缸、气马达。
控制元件 控制气体压力、流量及运动方向的元件，如 各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元 件；感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感 器及信号处理装置。
工程热力学第二章
n
i
i
混合气体的折合气体常数
R R = eq Meq R nR ∑ni Mi R ∑mR i i i = 0= 0= = m m m m n = ∑gi R i
五、分压力的确定
piV = ni R T pi ni 0 = = xi 或 pi = xi p = ri p pV = nR T p n 0
混 合 气 体 第i种组成气体 相对成分
m mi
n ni
V Vi
相对成分= 相对成分=
分 总
量 量
质量分数：
摩尔分数：
体积分数：
m gi = i , m ni xi = , n V r= i, i V
∑g =1
i
∑x =1
i
∑r =1
i
Vi为分体积
gi、xi、ri的转算关系
V ni i = ⇒xi = r i V n
=q02-q01
= ∫ cdt − ∫ cdt
0 0 t2 t1
= c 0 ⋅ t2 − c 0 ⋅ t1
t2 t1
c 0 , c 0 表示温度自 °C到t1和0°C到t2的平均比热容. 0
t2 t1
q ct = 1 t2 −t1
t2
∫ = ∫ =
t
t2
t1
cdt
t2
t2 −t1
0 t1
cdt + ∫ cdt
通用气体常数不仅与气体状态无关，与气 体的种类也无关 R =8.314J /(mol ⋅ K)
0
气体常数与通用气体常数的关系：
m pV = nR T = R T 0 0 M pV = mR T
R0 R= 或 R0 = M R M
科学空气的组成与特性
科学空气的组成与特性科学空气的组成与特性是一个涉及到大气科学和化学领域的重要话题。
本文将从气体的组成、大气层的结构以及空气的物理和化学特性等方面进行探讨，以加深对科学空气的认识。
一、气体的组成空气是指地球大气层中的气体和悬浮微粒组成的混合物。
根据气体的相对含量，空气主要由氮气、氧气、水汽、稀有气体和一些气体微粒组成。
1. 氮气（N2）占空气体积的主要成分，约为78%。
氮气在环境中是稳定的，对人体和大多数生物没有毒性。
它在植物的生长中起重要作用，是构成蛋白质和核酸的基本元素之一。
2. 氧气（O2）是空气的第二大成分，约占21%。
氧气是维持人体和其他生物生命活动的关键。
通过呼吸，人和其他动物可以利用氧气进行新陈代谢，并排出二氧化碳。
3. 水汽（H2O）是另一个重要的成分，它的含量与具体的地理和气候条件有关。
水汽是大气中水分子的气态形式，是雨、雪、露水等自然现象的主要来源。
4. 稀有气体（如氩气、氦气、氖气等）的含量相对较低，通常占空气的0.9%左右。
它们主要起稳定大气压力的作用，同时也在实验室和工业生产中有一定的应用。
5. 气体微粒是指空气中悬浮的固体和液体微小颗粒。
它们的成分包括尘埃、烟雾、花粉、细菌、真菌孢子等。
这些微粒对空气质量和健康有一定的影响。
二、大气层的结构大气层是指地球上部分的气体环境，根据海拔高度的不同，可以分为多个层次，包括对流层、平流层、中间层和热层。
1. 对流层是地球上最接近地表的一层大气，海拔10000米以下。
这是气象活动最为活跃的层次，气温随着海拔的升高而递减。
2. 平流层是对流层之上的一层，海拔10000米至50000米。
平流层的特点是气流水平稳定，温度随着海拔的升高而逐渐增加。
3. 中间层是平流层和热层之间的区域，海拔50000米至80000米。
在这个层次中，气流逐渐减弱，气温也开始下降。
4. 热层是大气的最顶层，海拔80000米以上。
这个层次中，气温随着海拔的升高而逐渐升高，并且存在较浓的臭氧层。
认识常见的气体与气体的性质
认识常见的气体与气体的性质气体是一种在常温常压下呈现气态的物质，具有多种特性和性质。
本文将介绍一些常见的气体以及它们的性质。
一、氮气（N2）氮气是空气中最主要的组成部分之一，占据了空气的78%。
氮气呈无色、无味、无臭的状态，具有不易燃烧、低活性的特点。
由于其稳定性高，氮气常被用作保护气体、制造氮气气氛以及用于冷冻食品保存等领域。
二、氧气（O2）氧气是空气中的另一个重要组成成分，占据了空气的约21%。
氧气是一种无色无味的气体，能够支持燃烧并维持物质的燃烧过程。
氧气在生物体内参与新陈代谢过程，是生命的必需气体。
此外，氧气还被广泛用于医疗、焊接和氧气割等领域。
三、二氧化碳（CO2）二氧化碳是一种无色的气体，是空气中的微量成分。
二氧化碳是许多化学反应的产物，也是人类活动（如燃烧化石燃料和工业过程）的副产品。
它是温室气体之一，能够吸收太阳辐射的一部分并阻止其散失，使地球保持一定的温度。
四、氢气（H2）氢气是一种轻质、无色、无味、无毒的气体。
它是宇宙中最丰富的元素，也是最轻的元素。
氢气具有高热导率和高燃烧性，通常用作燃料或原料来产生能源。
氢气还可以用于氢气球、氢气火箭和氢气燃料电池等领域。
五、氦气（He）氦气是一种无色、无味、无毒的气体，是宇宙中第二丰富的元素。
氦气的熔点和沸点都非常低，因此常以液体形式存在。
氦气广泛用于充气球和飞船、制冷机械以及核反应堆等领域。
六、氯气（Cl2）氯气是一种黄绿色的气体，具有刺激性气味。
氯气可溶于水，形成盐酸。
氯气有强烈的氧化性，因此常用于消毒和漂白剂，也用于制造PVC 材料等。
七、氨气（NH3）氨气是一种无色气体，具有刺激性气味。
氨气有强烈的碱性，能够与酸中和生成盐。
氨气主要用于农业中作为植物营养物质的来源，也用于制备肥料、催化剂等。
总结：以上所述的气体只是常见气体中的一小部分，每种气体都有其独特的性质和广泛的应用领域。
通过深入了解不同气体的性质，我们能够更好地利用它们，满足生活和工业中的各种需求。
第1章湿空气焓湿图
▪ 特点：含量比较稳定、在研究时允许看成一个整体
▪ 水蒸汽：江河湖海、生产、新陈代谢等 百分比不稳定、随海拔、地区、季节、气候 等因素影响 含量少（但对状态变化影响很大）
“干”--- “湿”
二、空气的状态参数
标准大气压：通常以纬度45o处的海平面上，全 年平均气压为1标准大气压。
绝对压力、工作压力（表压力）的区别与联系
2 水蒸汽分压力（Pq) Steam Partial e
由道尔顿定律分压定律
湿空气的总压力为p
✓空气中的水蒸汽占有与干空气相同的体积，它 的温度等于空气的温度。显然，空气中水蒸汽的 含量越高，它的分压力也越大。 ✓所以从气体分子运动论的观点来看，水蒸汽 分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少。
第一章 湿空气的物 理性质和焓湿图的应用
❖ 湿空气的组成和物理性质 ❖ 湿空气的焓湿图(Psychrometric
Chart) ❖ 干、湿球温度
(Dry-bulb,Wet-bulb Temperature) ❖ 焓湿图的应用
第一节 湿空气的状态参数
一、空气的组成 ▪ 自然界的空气是由干空气和水蒸汽组成的混合物，称为
✓ d仅随水蒸汽多少而改变，可以比较准确表达 湿空气中的水蒸汽量。
✓ 湿空气计算时，以含有1Kg干空气的湿空气作 为计算基础。1kg干空气带d Kg水蒸汽，这时 1kg干空气的湿空气重量是（1+d）kg。
3、相对湿度(Relative Humidity) 湿空气的水蒸汽压力与同温度下饱和湿空气的水蒸 气压力之比
✓ 一定温度下，水蒸汽越多，空气越潮湿，Pq越大；超过 某一限量时，多余的水蒸汽会从空气中析出，水蒸汽含 量达到最大极限，处于饱和状态，称饱和空气。（注意 饱和的含义）。
02-2.2空气状态参数
值越大。
2.温度
国际温标 T （K） 摄氏温标 t （℃） 华氏温标 t （℉）
摄氏度＝（华氏度－32）÷1.8 T＝t+273.16 K
工程上：T＝t+273 K
3.含湿量 ——d(Kg/Kg·干)
定义 单位质量干空气中所含有的水蒸气量
二 湿空气的状态参数
1.压力 P
1 大气压力——B
B随海拔增加而减小
地球表面单位面积上所受到的大气压力。
1Pa＝1N／m2
标准大气压
通常把0°C下，北纬45°处青岛海平面上作用的大气压 力作为一个标准大气压。
1atm=101325Pa=1013.25bar
1.压力 P
表压力（工作压力） 仪表指示压力，即所测量的绝对压力与当地大气压力
标准的空气成分
湿空气＝干空气＋水蒸汽
干空气 湿空气中除去水蒸汽剩下的混合气体。 ——通常认为其组成比例基本不变，因此
将其视为一个整体。
2. 湿空气中水蒸汽对其性质的影响
湿空改变，且对空气性质影响很大。
如：空气湿度很大，人会感觉不舒服（冬天阴冷， 夏天闷热）；在某些工艺场合（纺织厂、仪器仪表厂等） 还会造成重大影响。
空调 技术
承德石油高等专科学校
空气状态参数
“空调”的处理对象、工作介质都是“空气”。 如何描述“空气”？
美女
身高、体重、 三围……
空气
温度、湿度、 气压、流速……
一
湿空气的物理性质
1. 空气的组成
氧气 (O2)21％
氮气 (N2)78％
其余总数占1％
氩气( Ar ) 二氧化碳( CO2 ) 氖( Ne ) 甲烷( CH4 ) 氪( Kr ) 氢( H2 ) 氧化氮( NxO ) 氙( Xe ) 水蒸气（H2O）
气体的状态计算和理想气体定律
气体的状态计算和理想气体定律一、气体的状态计算1.气体的基本状态参数–压力（P）：气体对容器壁的垂直压力，单位为帕斯卡（Pa）–体积（V）：气体占据的空间大小，单位为立方米（m³）–温度（T）：气体分子的平均动能大小，单位为开尔文（K）–物质的量（n）：气体中分子数目的多少，单位为摩尔（mol）2.气体的状态方程–理想气体状态方程：PV = nRT•P：气体压强•V：气体体积•n：气体的物质的量•R：理想气体常数，8.314 J/(mol·K)•T：气体的绝对温度3.气体状态变化计算–等压变化：PV/T = 常数–等容变化：P/T = 常数–等温变化：PV = 常数二、理想气体定律1.玻意耳定律（Boyle’s Law）–一定量的气体在恒温条件下，压强与体积成反比，即PV = 常数。
2.查理定律（Charles’s Law）–一定量的气体在恒压条件下，体积与温度成正比，即V/T = 常数。
3.盖·吕萨克定律（Gay-Lussac’s Law）–一定量的气体在恒容条件下，压强与温度成正比，即P/T = 常数。
4.理想气体状态方程（ combines laws）–PV/T = 常数，这是由玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律组合而成的。
5.理想气体的概念–理想气体是一种理想化的物理模型，假设气体分子之间无相互作用力，体积可以忽略不计，气体分子运动的速率分布符合麦克斯韦-玻尔兹曼分布。
三、实际气体与理想气体的区别1.实际气体：在现实生活中存在的气体，受到分子间相互作用力的影响，体积不能忽略不计。
2.理想气体：是一种理想化的物理模型，假设气体分子之间无相互作用力，体积可以忽略不计。
四、气体的饱和蒸汽压与相变1.饱和蒸汽压：在一定温度下，液体与其饱和蒸汽之间达到动态平衡时的蒸汽压强。
2.相变：气体与液体、固体之间的相互转化。
如水的沸腾（液态→气态）和凝固（液态→固态）。
湿空气的状态参数和焓湿图
20
5.大气压力变化对焓湿图的影响
根据公式
可知
当φ为常数,pa增大,d 则减少,反之d 则增大,因
此绘制出的等φ线也不同。
对于不同的大气压力应采用与之对应的h-d图,
否则所得到的参数会有误差。
一般大气压力变化不大时，所得结果误差不大,
因此在工程中允许采用同一张h-d图来确定参
湿、增焓、升温过程。
2. 干式冷却过程
用表面温度低于空气（干球）温度却又高于空气露点
温度的空气冷却器来处理空气。空气变化是等湿、减焓、
降温过程。
3. 冷却减湿过程
用表面温度低于空气露点温度的空气冷却器来处理空气所实
现的过程。空气变化是减湿、减焓、降温过程。
24
5.3.2 表示湿空气的状态变化过程
4. 等焓减湿过程
• 使服务空间内的空气温度、湿度、洁净度、气流速度和空气压力梯
度等参数达到给定要求的技术。
3
5.1 湿空气的组成和状态参数
• 5.1.1 湿空气的组成
空调工程中对所处理的空气和特定空间内部的空气都称为湿空气
由干空气和水蒸气所组成的混合物
由干空气和水蒸气所组成的混合物
干空气的主要成分是氮、氧和二氧化碳,,总体上可
计算公式为
式中 T——空气的热力学温度(K)。
7
4.湿量
(1)含湿量d
含湿量的定义为每千克干空气中所含有的水蒸气量,单位用kg/kg(干空气)或g/kg(干空气)表示,
即
可以整理为
含湿量d的单位用g/kg(干空气)表示时,公式可以写为
8
4.湿量
(2)相对湿度φ
湿空气中的水蒸气分压力和相同温度下湿空气的饱和水蒸气分压力之比称为
气体标准状况
气体标准状况气体是我们生活中不可或缺的物质，它们存在于大气中，也存在于我们的日常生活中。
气体的标准状况是指在一定的温度和压力下，气体所具有的特性。
了解气体的标准状况对于我们深入理解气体的性质和应用具有重要意义。
首先，让我们来了解一下气体的标准状况是怎样定义的。
在化学中，气体的标准状况是指气体在0摄氏度（273.15K）和标准大气压（1个大气压）下的状态。
在这种条件下，气体的体积为标准状态下的体积，通常为1摩尔气体的体积。
此时气体的体积为22.4升。
在气体的标准状况下，气体分子呈自由运动状态，它们之间几乎没有相互作用力。
气体的分子间距离较大，分子之间的相互作用力相对较弱。
这也是气体在标准状况下呈现出高度可压缩性的原因。
气体在标准状况下的物理性质是非常稳定的，这也使得气体的标准状况成为物理和化学研究中的重要参考条件。
在实验室中，科学家们经常利用气体的标准状况来进行实验和测量，以便更准确地了解气体的性质和行为规律。
除了在实验室中的应用外，气体的标准状况也在工业生产和日常生活中发挥着重要作用。
例如，在化工生产中，对气体的标准状况有着严格的要求，以确保生产过程的准确性和稳定性。
在日常生活中，我们也可以利用气体的标准状况来进行气体的储存和运输，以便更好地满足人们的生活和生产需求。
总的来说，气体的标准状况是指在一定的温度和压力下，气体所具有的特性。
了解气体的标准状况对于我们深入理解气体的性质和应用具有重要意义。
在实验室中、工业生产中以及日常生活中，气体的标准状况都发挥着重要作用，它为我们的生活和生产提供了便利和支持。
希望通过本文的介绍，大家能对气体的标准状况有一个更清晰和深入的理解。
气体的标准态
气体的标准态气体是一种无固定形状和体积的物质，它可以自由流动并充满容器。
在自然界中，我们常常能够接触到各种各样的气体，比如空气中的氧气、氮气，以及一些工业生产中使用的气体，比如氢气、氨气等。
而在研究和应用气体的过程中，我们需要了解气体的一些基本性质，其中之一就是气体的标准态。
气体的标准态是指在一定的温度和压力下，气体所处的状态。
通常情况下，我们所说的标准态是指气体在标准大气压下的状态，也就是1个大气压（标准大气压）下的状态。
在这种情况下，气体的体积和温度是有一定规定的。
首先，让我们来看一下气体的体积。
在标准态下，1摩尔的气体体积为22.4升。
这个数值是在标准大气压下（1个大气压）和标准温度下（0摄氏度或273.15开尔文）得出的。
这个数值对于理想气体是成立的，而对于实际气体来说，由于分子间的相互作用和分子体积的存在，可能会有一些偏差。
其次，气体的温度也是一个很重要的参数。
在标准态下，气体的温度是0摄氏度或273.15开尔文。
这个温度是实验室中常用的标准温度，也是气体在标准态下的温度参考值。
除了体积和温度之外，气体在标准态下的压力也是一个重要的参数。
在标准态下，气体的压力是1个大气压。
这个数值是地球表面上的大气压强，也是气体在标准态下的压力参考值。
了解了气体的标准态之后，我们可以更好地理解和应用气体的一些性质。
比如在化学实验中，我们常常需要根据气体的标准态来计算反应物的摩尔数和体积，以便进行定量的实验操作。
在工业生产中，了解气体的标准态也可以帮助我们更好地设计和控制生产过程，提高生产效率和产品质量。
总之，气体的标准态是气体在一定的温度和压力下所处的状态，它包括了体积、温度和压力这三个基本参数。
了解气体的标准态有助于我们更好地理解和应用气体的性质，对于化学实验和工业生产都具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者能够对气体的标准态有一个更清晰的认识，从而更好地应用于实际生活和工作中。
热力学基本状态全参数
热力学基本状态参数功和热量1-1 工质和热力系一、工质、热机、热源与冷源1、热机（热力发动机）：实现热能转换为机械能的设备。
如:电厂中的汽轮机、燃气轮机和燃机、航空发动机等。
2、工质:实现热能转换为机械能的媒介物质。
对工质的要求:1）良好的膨胀性; 2）流动性好；3）热力性质稳定,热容量大；4）安全对环境友善；5）价廉，易大量获取。
如电厂中的水蒸汽；制冷中的氨气等。
问题：为什么电厂采用水蒸汽作工质？3、高温热源：不断向工质提供热能的物体（热源）。
如电厂中的炉膛中的高温烟气4、低温热源：不断接收工质排放热的物体（冷源）如凝汽器中的冷却水二、热力系统1、热力系统和外界概念热力系:人为划分的热力学研究对象(简称热力系）。
外界:系统外与之相关的一切其他物质。
边界:分割系统与外界的界面。
在边界上可以判断系统与外界间所传递的能量和质量的形式和数量。
边界可以是实际的、假想的、固定的，或活动的。
注意:热力系的划分，完全取决于分析问题的需要及分析方法的方便。
它可以是一个设备（物体），也可以是多个设备组成的系统。
如：可以取汽轮机的空间作为一个系统，也可取整个电厂的作为系统。
2、热力系统分类按系统与外界的能量交换情况分1）绝热系统：与外界无热量交换。
2）孤立系统：与外界既无能量（功量、热量）交换，又无质量交换的系统。
注意：实际中，绝对的绝热系和孤立系统是不存在的，但在某些理想情况下可简化为这两种理想模型。
这种科学的抽象给热力学的研究带来很大的方便。
如：在计算电厂中的汽轮机作功时，通常忽略汽缸壁的散热损失，可近似看作绝热系统。
状态及基本状态参数状态参数特点u状态参数仅决定于状态，即对应某确定的状态，就有一组状态参数。
反之，一组确定的状态参数就可以确定一个状态。
状态参数的变化量仅决定于过程的初终状态，而与达到该状态的途径无关。
因此，状态参数的变化量可表示为（以压力p为例）：二、基本状态参数1.表压与真空表压力：当气体的压力高于大气压力时（称为正压），压力表的读数（pg），如锅炉汽包、主蒸汽的压力等。
热能工程与动力类专业知识点--工程热力学知识点讲义整理
1工程热力学知识点1．什么是工程热力学从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。
2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用[1]热能：能量的一种形式[2]来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
[3]利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。
如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大)间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性[1]过程的方向性：如：由高温传向低温[2]能量属性：数量属性、,质量属性 (即做功能力)[3]数量守衡、质量不守衡[4]提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
1. 1 热力系统一、热力系统系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。
外界：与系统相互作用的环境。
界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。
依据：系统与外界的关系系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。
二、闭口系统和开口系统闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。
开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。
三、绝热系统与孤立系统绝热系统：系统内外无热量交换 (系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热)孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和= 一切热力系统连同相互作用的外界四、根据系统内部状况划分可压缩系统：由可压缩流体组成的系统。
简单可压缩系统：与外界只有热量及准静态容积变化均匀系统：内部各部分化学成分和物理'性质都均匀一致的系统，是由单相组成的。
非均匀系统：由两个或两个以上的相所组成的系统。
单元系统：一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。
多元系统：由两种或两种以上物质组成的系统。
哈工大工程热力学教案-第2章 理想气体的性质
第2章理想气体的性质本章基本要求：熟练掌握理想气体状态方程的各种表述形式，并能熟练应用理想气体状态方程及理想气体定值比热进行各种热力计算。
并掌握理想气体平均比热的概念和计算方法。
理解混合气体性质，掌握混合气体分压力、分容积的概念。
本章重点：气体的热力性质，状态参数间的关系及热物性参数，状态参数(压力、温度、比容、内能、焓、熵)的计算。
2．1 理想气体状态方程一、理想气体与实际气体定义：气体分子是一些弹性的，忽略分子相互作用力，不占有体积的质点,注意：当实际气体p→0 v→∞的极限状态时，气体为理想气体。
二、理想气体状态方程的导出状态方程的几种形式1．RTpv=适用于1千克理想气体。
式中：p—绝对压力Pav—比容m3/kg，T—热力学温度K2．mRTpV=适用于m千克理想气体。
式中V—质量为m kg气体所占的容积3．T=适用于1千摩尔理想气体。
RpVM0式中V M=M v—气体的摩尔容积，m3/kmol；R0=MR—通用气体常数，J/kmol·K4．T=适用于n千摩尔理想气体。
nRpV式中V —nKmol 气体所占有的容积，m 3；n —气体的摩尔数，M m n =，kmol 5．222111T v P T v P = 6．222111T V P T V P = 仅适用于闭口系统 状态方程的应用：1．求平衡态下的参数2．两平衡状态间参数的计算3．标准状态与任意状态或密度间的换算4．气体体积膨胀系数例1：体积为V 的真空罐出现微小漏气。
设漏气前罐内压力p 为零，而漏入空气的流率与（p 0－p ）成正比，比例常数为α，p 0为大气压力。
由于漏气过程十分缓慢，可以认为罐内、外温度始终保持T 0不变，试推导罐内压力p 的表达式。
解：本例与上例相反，对于罐子这个系统，是个缓慢的充气问题，周围空气漏入系统的微量空气d m '就等于系统内空气的微增量d m 。
由题设条件已知，漏入空气的流率ατ='d d m （p 0－p ），于是： ）（p p m m -='=0d d d d αττ （1） 另一方面，罐内空气的压力变化（d p ）与空气量的变化（d m ）也有一定的关系。
气体的理想气体状态方程与气体分子速率
气体的理想气体状态方程与气体分子速率气体是物质存在的一种形态，其分子间距离较大，分子之间相对运动自由，没有固定的形状和体积。
在研究气体行为时，我们常常使用理想气体状态方程来描述气体的性质和行为。
本文将介绍气体的理想气体状态方程以及气体分子速率的相关内容。
一、理想气体状态方程理想气体状态方程是用来描述理想气体的状态的方程，它由三个主要变量构成：气体的压力（P）、体积（V）和温度（T）。
理想气体状态方程可以表示为：PV = nRT其中，P是气体的压强（单位为帕斯卡），V是气体的体积（单位为立方米），n是气体的物质的量（单位为摩尔），R是气体常数（单位为焦耳·摩尔^-1·开尔文^-1），T是气体的温度（单位为开尔文）。
理想气体状态方程可以通过推导得到。
理想气体的状态是由其分子的平均动能决定的，而分子的平均动能与温度有直接关系。
对于理想气体，分子之间的相互作用力可以忽略不计，因此理想气体状态方程成立。
根据理想气体状态方程，我们可以根据已知条件求解气体的其他状态参数。
例如，当我们已知气体的压力、体积和温度时，可以通过理想气体状态方程计算气体的物质的量。
同样地，当我们已知气体的物质的量、体积和温度时，也可以通过理想气体状态方程计算气体的压力。
二、气体分子速率气体的分子速率指的是气体分子的速度，不同气体的分子速率有所差异。
气体分子速率与气体的温度有关，一般来说，温度越高，气体分子的速率越大。
根据理想气体分子速率公式，可以推导出气体分子速率与温度的关系：v = √(3RT / m)其中，v是气体分子的速率，R是气体常数，T是气体的温度，m是气体分子的质量。
根据上述公式可知，气体分子的速率与温度成正比，与气体分子的质量成反比。
这也符合我们常识，因为温度越高，气体分子的动能越大，速率越快；而气体分子的质量越大，速率越慢。
气体分子速率的理论计算可以为我们提供一些关于气体性质的信息。
例如，根据气体分子速率，我们可以判断气体的分子量大小，进而推断出气体的化学成分。
气体的标准态
气体的标准态气体是物质存在的一种状态，它具有高度的流动性和可压缩性。
在自然界中，我们经常能够接触到各种各样的气体，比如空气中的氧气、二氧化碳，以及一些工业生产中常见的气体，比如氢气、氮气等。
那么，气体在一定条件下会处于怎样的状态呢？本文将围绕气体的标准态展开讨论。
首先，我们需要了解气体的标准态是指气体在一定的温度和压力下所处的状态。
通常情况下，科学家们将气体的标准态定义为温度为0摄氏度（273.15K）和压力为1大气压（101.325kPa）时的状态。
这种状态下的气体被称为标准态气体，它具有一定的特性和性质。
在标准态下，气体的体积和压力之间存在着一定的关系。
根据理想气体状态方程PV=nRT（P为压力，V为体积，n为物质的量，R为气体常数，T为温度），我们可以得知，在标准态下，1摩尔的气体在0摄氏度和1大气压下的体积为22.4升。
这个数值被称为摩尔体积，它对于理想气体在标准态下的性质具有重要的意义。
此外，标准态气体还具有一定的密度。
在标准态下，气体的密度约为1.29克/升，这个数值对于气体的研究和应用具有一定的指导意义。
通过密度的计算，我们可以更好地了解气体在标准态下的物理性质，为相关领域的研究和应用提供依据。
除了上述的性质外，标准态气体还具有一定的热力学性质。
在标准态下，气体的内能和焓可以被准确地计算出来，这对于研究气体的热力学过程和性质具有一定的意义。
通过对标准态气体的热力学性质进行研究，我们可以更好地理解气体在不同条件下的行为规律，为相关领域的应用提供理论支持。
总的来说，气体的标准态是指气体在一定的温度和压力下所处的状态，它具有一定的体积、密度和热力学性质。
通过对标准态气体的研究，我们可以更好地了解气体的特性和行为规律，为相关领域的应用提供理论支持。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读！。
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三、理想气体的状态方程
理想气体状态参数的一般关系式： 理想气体状态参数的一般关系式：
PV = RT
气体常数R称为通用气体常数 气体常数 称为通用气体常数 ，
三、理想气体的状态方程
工程计算中常常讨论1kg质量的气体，这 质量的气体， 工程计算中常常讨论 质量的气体 时候理想气体状态方程应写为
ห้องสมุดไป่ตู้ （3）气体的焓 ）
为计算方便起见，把气体的内能和 功合在 为计算方便起见，把气体的内能和pV功合在 一起，称为气体的焓。气体的焓以H表示 表示， 一起，称为气体的焓。气体的焓以 表示， 1kg气体的焓以 表示，h的单位是 气体的焓以h表示 的单位是J/kg。 气体的焓以 表示， 的单位是 。
H = U + PV
二、气体的状态参数
压力 温度 比容
二、气体的状态参数
压力：气体的压力是气体分子对容器壁作用力
（撞击）的结果。气体的压力以p表示 。 撞击）的结果。气体的压力以 表示 气体压力p的测量 是帕Pa（ 气体压力 的测量单位是帕 （N•m2）。
二、气体的状态参数
比容：比容是单位质量气体的容积，以v表示， 比容是单位质量气体的容积， 表示， 表示
（2）pV功 ） 功
所研究的气体微团具有压力p和占有体积 ， 功 所研究的气体微团具有压力 和占有体积V，pV功 和占有体积 可以理解为这一气体微团对抗外界压力p占有空间 可以理解为这一气体微团对抗外界压力 占有空间 体积V对外所作的功 它直接以pV表示 单位是J。 对外所作的功， 表示， 体积 对外所作的功，它直接以 表示，单位是 。 1kg气体的 功以pv表示，它的单位是J/kg。 气体的pV功以 表示，它的单位是 。 气体的 功以 表示
单位是m3/kg。 。 单位是 以V表示气体的容积，m表是气体的质量，得 V表示气体的容积，m表是气体的质量， 表示气体的容积 表是气体的质量 到
二、气体的状态参数
比容的倒数即单位容积气体的质量称为气体的 密度，以ρ表示，单位是 表示， 表示 单位是kg/m3。
比容和密度的关系：
二、气体的状态参数
（5）气体的位能 ）
气体的位能以Z表示， 气体的位能以z表示 气体的位能以 表示，1kg气体的位能以 表示， 表示 气体的位能以 表示， 其单位是J/kg。气体的位能与气体的动能一 其单位是 。 样其数值的大小与所选择的运动坐标系及引力 场有关。气体位能一般是对地球引力而言。 场有关。气体位能一般是对地球引力而言。由 于在航空燃气轮机中气体位能的变化与气体其 它形式的能量变化相比较是很微小的， 它形式的能量变化相比较是很微小的，所以往 往忽略不计。 往忽略不计。
（4）气体的动能 ）
气体运动速度的大小与方向与所选择的运动坐 标系有直接的关系， 标系有直接的关系，因此气体动能的大小也与 所选择的坐标系有关。 所选择的坐标系有关。若所研究的气体微团相 对于某坐标系的运动速度为w（ 对于某坐标系的运动速度为 （气体运动速度 有时以v、 或 表示），则每 表示），则每1kg气体的动能 有时以 、u或c表示），则每 气体的动能 为w2/2，其单位是 ，其单位是J/kg。 。
Pv =
R
µ
T
式中µ为该理想气体的千克分子量。 式中 为该理想气体的千克分子量。 为该理想气体的千克分子量
第二节 气体能量方程
气体能量存在的几种形式 ： 内能 PV功 功 焓 动能 位能
（1）气体的内能 ）
定义：气体内部具有的能量叫做气体的 定义： 内能，它包括气体内部分子的动能以作
分子间相互吸引力的作用而具有的位能。 分子间相互吸引力的作用而具有的位能。 气体的内能以U表示 表示， 气体的内能以 表示，1kg气体的内能以 气体的内能以 u表示，u的单位是 表示， 的单位是 的单位是J/kg。 表示 。
三、气体与外界传递的能量形式
（1）热量 ） （2）机械功 ）
三、气体与外界传递的能量形式
（1）热量 ） 气体与外界的热量交换可以通过温度差传热， 气体与外界的热量交换可以通过温度差传热， 也可以由燃料燃烧释放化学能而获得热量。 也可以由燃料燃烧释放化学能而获得热量。气 体与外界传递的热量以Q表示 表示， 体与外界传递的热量以 表示，1kg气体与外 气体与外 界传递的热量以q表示 表示， 的单位是 的单位是J/kg。 界传递的热量以 表示，q的单位是 。
工程热力学与气体动力学基础
第一节 气体的成分与状态参数
主要内容 气体的成分 气体的状态参数 标准大气表 理想气体的状态方程
一、气体的成分
所研究的气体 是航空燃气轮机中作为工
作介质的空气和燃气。 作介质的空气和燃气。
空气 中主要成分为氮（N2）、氧（O2） 中主要成分为氮（ ）、氧
和氩（ ）。 和氩（Ar）。
四、气体的能量方程
（1）静止气体的能量方程 ） （2）流动气体的能量方程 ） （3）流经某种机械（如压气机或涡轮） ）流经某种机械（如压气机或涡轮） 时气体的能量方程
五、摩擦损失
摩擦损失使一部分机械功（包括气体的动能） 摩擦损失使一部分机械功（包括气体的动能） 转变为热能。这部分机械功称它为摩擦损失， 转变为热能。这部分机械功称它为摩擦损失， 转变成的热能称为摩擦热。 转变成的热能称为摩擦热。 为了便于分析比较，往往假设没有摩擦损失存 为了便于分析比较， 在的气体状态变化过程称为理想过程， 在的气体状态变化过程称为理想过程，没有摩 擦损失存在的气体流动过程称为理想流动。 擦损失存在的气体流动过程称为理想流动。
三、气体与外界传递的能量形式
（2）机械功 ） 气体微团与周围外界机械功的传递已在前节分 pV功时讨论过了。除此之外， 析pV功时讨论过了。除此之外，当气体微团 功时讨论过了 流经某种机械（如压气机或涡轮） 流经某种机械（如压气机或涡轮）时，可以从 外界得到机械功或向外界输出机械功。机械功 外界得到机械功或向外界输出机械功。 表示， 气体与外界传递的机械功以l表 以L表示，1kg气体与外界传递的机械功以 表 表示 气体与外界传递的机械功以 的单位是J/kg。 示，l的单位是 的单位是 。
燃气 是空气与燃料进行燃烧后的气体产
物。
一、气体的成分
实际空气量与理论所需空气量之比称为空气系 表示。 数 或称为余气系数，以α表示。 表示
α=（燃烧时实际空气量）/（理论所需空气量） （燃烧时实际空气量） （理论所需空气量）
实际供油量与理论所需供油量之比称为燃料系 表示。 数，以β表示。 表示
β=（实际供油量）/（将空气中氧气完全烧完理论所需 （实际供油量） （ 供油量） 供油量）