体积热容 C' J/(m3·K) (volumetric specific heat capacity) 摩尔热容 Cm J/(mol·K) (mole specific heat capacity) Cm Mc 0.0224C' 注: 体积热容是指在标准状态下的体积。 7 由于热量是过程量,因此比热容也是过程量,与经历的热力过程有关。 9 3. cp 据一般表达式 cp
u T v
u v T
p
dv dT cV
u v T
p
dv dT 若为理想气体 u f T u v T
0 dp 0 dv du pdv d h pv pdv dh vdp 6 3–2 理想气体的比热容 一、比热容(specific heat)定义和分类 定义: 物体温度升高1K或1°所需热量叫热容 单位质量(1kg)物体温度升高1K或1°c 所 需lim热量q c δlqim T 0 T dTT 0 分类: 按物量 质量热容(比热容)c J/(kg·K) (specific heat capacity per unit of mass) 第三章 气体和蒸气的性质 Properties of gas and vapor 3-1 理想气体 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 饱和状态、饱和温度和饱和压力 3-5 水的定压加热汽化过程 3-6 水和水蒸气状态参数 3-7 水蒸气图表和图 1 3-1 理想气体 热能机械能 是通过工质在热能动力装置中的一系列状态变化实现的。 2.99 (1)温度较高,随压力增大,误差增大; (2)虽压力较高,当温度较高时误差还不大,但温度较低, 则误差极大; (3)压力低时,即使温度较低误差也较小。 本例说明:低温高压时,应用理想气体假设有较大误差。 5 在真实的环境中,哪些可以看作理想气体? 一般来说,氩、氖、氦、氢、氧、氮、一氧化碳等临界温度低的 单原子或双原子气体,在温度不太低、压力不太高时均远离液态, 接近理想气体假设条件。 因而,工程上常用的氧气、氮气、氢气、一氧化碳等及其混合气 体,如空气、燃气、烟气等工质,在通常使用的温度、压力下都 可以作为理想气体处理。 而火力发电厂动力装置中采用的水蒸气、制冷装置的工质氟利昂 蒸气、氮蒸气等,临界温度较高,蒸气在通常的工作温度和压力 下离液态不远,就不能看作理想气体。 地球大气(空气)中虽然含有少量水蒸气,但分子浓度度、分压 力小,在温度不太低时,可视作理想气体。 T/K p/atm v/ m3/kg v 测/ m3/kg 误差(%) 300 1 0.84992 0.84925 0.02 300 10 0.084992 0.08477 0.26 300 100 0.0084992 0.00845 0.58 200 100 0.005666 0.0046 23.18 90 1 0.25498 0.24758
u T v
u v T
p
dv dT 比热容的一般表达式 2. cV 定容过程 dv=0 若为理想气体 cV
u T v u u(T )
u T v
du dT
cV
du dT
du
cVdT cV cV (T ) 即定容比热仅是温度的函数 一、理想气体(perfect gas or ideal gas)的基本假设 分子为不占体积的弹性质点 除碰撞外分子间无作用力 u u(T ) 理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。 实际气体就是不符合上述两点假设的气态物质。 3 3-1 理想气体 二、理想气体的状态方程(ideal-gas equation) 按过程 质量定压热容(比定压热容) (constant pressure specific heat capacity per unit of mass) 质量定容热容(比定容热容) (constant volume specific heat capacity per unit of mass) cp C p,m 对工质的要求: 1)显著的涨缩能力 2)流动性 3)热容量 根据距液态的远近: 气体 物质三态中 气态最适宜。 气态 蒸气 2 3-1 理想气体 自然界中的气体分子本身有一定的体积,分子相互间存在 作用力,分子在两次碰撞之间进行的是非直线运动,难 以精确描述和确定其复杂的运动,为了方便分析、简化 计算,引出了理想气体的概念。 , C ' p 及 cV CV ,m , CV' 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 c δq du δw du pdv ( A) dT dT dT dT u u T,v du
u T v dT
u v T dv 代入式(A)得 8 c cp cV
p dT
dT
dT
dT dT cp
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dh cpdT cp cp (T ) Cp也仅是温度的函数 10 4. cp- cV cp cV
dh du dT
du pv du dT d u RgT dT du Rg v RgT
287.06 300 0.84992m3 / kg 的比体积 p 101325 相对误差= v v测 0.84992 0.84925 0.02% v测 0.84925 4 考察按理想气体状态方程求得的空气在表列温度、压力条件下 的比体积v,并与实测值比较。空气气体常数Rg=287.06 J/(kg·K) cp cV Rg kg K pV mRgT Pa m3 pv RgT pV nRT p0V0 RT0 1kg n mol 1mol标准状态 气体常数,单位为J/(kg·K) R=MRg=8.314 5 J/(mol·K) 例如:已知P=1atm,T=300K,实测该条件下空气比体积0.84925, 通过理想气体 状态方程计算