3第三章理想气体的热力性质和热力过程详解PPT课件

比热容(质量热容 ): 1kg物质的热容 , 符号为c ,单位为J/(kg·K)或kJ/(kg·K)；
摩尔热容: lmol物质的热容, 符号为Cm,单位为J/(mol·K)或kJ/(mol·K)； 体积热容: 标准状态(1atm,273.15K)下1m3物质的热容,符号为c,单位为
J/(m3·K)或kJ/(m3·K)。
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学习要求
• 理解理想气体的含义，熟练掌握并正确应用理想气体的状态方程。 • 理解比热容的物理意义以及影响比热容的主要因素；理解真实比热
容、定值比热容和平均比热容的含义，能正确使用定值比热容和平 均比热容计算过程热量。 • 掌握理想气体热力学能和焓变化量的计算。 • 掌握理想气体基本热力过程的过程方程式和基本状态参数变化的关 系式，能正确计算理想气体基本热力过程的热量和功量。 • 知道多变过程是热力过程从特殊到一般的更普遍的表达式，会运用 多变过程的规律进行过程的分析、计算。 • 能将理想气体的各种热力过程表示在p-v图和T-s图上。
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本章难点
1. 比热容的种类较多，理解起来有一定的难度。应 注意各种比热容的区别与联系。在利用比热容计算过程 热量及热力学能和焓的变化量时应注意选取正确的比热 容，不要相互混淆，应结合例题与习题加强练习。
2. 理想气体各种热力过程的初、终态基本状态参数 间的关系式以及过程中热力系与外界交换的热量和功量 的计算式较多，如何记忆和运用是一难点，应结合例题 与习题加强练习。
物质的量与摩尔质量的关系： n m M
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理想气体状态方程
1kmol物质的质量在数值上等于该物质的相对分子质量。
如: M O 2=32.0010-3kg/m ol
摩尔体积： Vm ，1 mol物质的体积， m3/mol。
∵ pv RgT ∴ pVmMRgT
若令RMRg ，
n V Vm
，则有
pVnRT
（2）根据公式（3-4）得氧气物质的量为 npV 0 .6 160 0 .02 0 5 .6 160 6 .15 （m4ol）
RT8 .31 249 .13 5
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第二节 理想气体的比热容及热量计算
一、比热容的定义和单位
——物体温度变化1K（或1℃）所需要吸收或放 出的热量称为该物体的热容。
• 根据不同的物量，存在三种比热容:
pv RgT
Rg 气体常数，单位为J/(kg·K)，其数值取决
于气体的种类，与气体状态无关。
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理想气体状态方程
➢ 对于质量为mkg 的理想气体，有
pV mRgT
SI制中，物质的量以mol （摩尔）为单位，因此, 还 有其它形式的理想气体状态方程式。
➢ 物质的量：n ，单位： mol（摩尔）。
➢ 摩尔质量： M ，1 mol物质的质量，kg/mol。
第三章 理想气体的热力性质和热力过程
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学习导引
理想气体是一种假想的物理模型，对于研究热力现 象具有重要意义。
本章的主要内容分为两大部分：理想气体的热力性 质，包括理想气体状态方程、理想气体的比热容及热 量计算、理想气体的热力学能和焓变化量的计算；理 想气体的热力过程，包括基本热力过程和多变过程的 过程方程式、状态参数变化规律、能量交换规律及在 p-v图和T-s图上的表示。
R摩尔气体常数（又称为通用气体常数), J/(molK)。
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理想气体状态方程
根据阿佛加德罗定律：同温、同压力下，同体积的各
种气体具有相同的分子数。它表明：同温度、同压下，各 种气体的摩尔体积都相同。所以R的值是和气体的状态无 关，也是和气体的性质无关的常量。可由任意气体在任一
状态下的参数确定。
已 知 在 物 理 标 准 状 态 ( 压 力为 101325Pa， 温 度 为 273.15K)下，1kmol任何气体所占有的体积为22.41410 m3。故有
温度变化1K（或1℃）所需要吸收或放出的热量称为比
定容热容，也称为质量定容热容，用符号cV表示。
cV
δqV dT
或
cV
δqV dt
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比热容
• 比定压热容
——单位质量气体在定压过程中温度变化1K（或
1℃）所需要吸收或放出的热量称为比定压热容，也称为
质量定压热容，用符号cp表示。
解：（1）瓶中氧气的绝对压力为 p（0.50.1）1060.6106（Pa）
气体的热力学温度为 T273.1520293.15 （ K ） 气体常数为
RgM R382 .311 03425.89J/（kgK）
根据公式（3-1）得氧气的比体积为 vRp gT250..869219 6 0.1350.12（7m3/kg）
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第一节 理想气体及状态方程
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一、理想气体与实际气体
1. 什么是理想气体 ?
——所谓理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，这种 气体必须符合两个假定：
（1）气体的分子是一些弹性的、不占体积的质点。 （2）分子间没有相互作用力。
• 实验证明，当气体的压力不太高，温度不太低时，气体分子间 的作用力及分子本身的体积可以忽略，此时这些气体可以看作 理想气体。
•三种比热容的关系: CmMc0.0224c
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二、影响比热容的主要因素
1.热力过程特性对比热容的影响
气体的比热容与热力过程的特性有关。在热力过程中， 最常见的情况是定容加热过程或定压加热过程。因此，比 热容相应的分为比定容热容和比定压热容。
• 比定容热容
——单位质量气体在定容过程中（即容积不变）
• 如在常温下，压力不超过5MPa的O2、N2、H2、CO、CO2 等 及其混合物、大气或燃气中所含的少量水蒸气，都可作为理想 气体处理。
• 否则为实际气体, 如蒸汽动力装置中的水蒸汽、各种制冷剂蒸 汽。
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二、 理想气体状态方程
当理想气体处于任一平衡状态时，三个基本状态参
数之间满足:
称为理想气体状态方程 又称克拉贝龙方程式
Rp0V m 0101 2 3.4 2 215 1 43 0 18.314 〔J/(mol·K) 〕
T 0
27 .135
• 不同气体的气体常数Rg与通用气体常数R的关系:
Rg
R M
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例3-1 氧气瓶内装有氧气，其体积为0.025m3，压力表 读数为0.5MPa，若环境温度为20℃，当地的大气压力为0.1 MPa，求：（1）氧气的比体积；（2）氧气的物质的量。