理想气体状态方程11

二、理想气体状态方程•理想气体—不计粘性的的气体•状态—气体所处的某种客观状态•气体的状态常用一些物理量来描述，这种用于描述气体状态的物理量称为状态参数：•比容υ、压力p、温度T状态参数的数值仅决定于气体的状态，而与达到这种状态所经历的变化过程无关。对于给定的状态，所有的状态参数都各有确定的值，当有一个状态参数发生变化时，气体的状态也就发生了变化。状态参数：比容υ、压力p、温度T理想气体的状态应符合：constTpV说明：一定质量的气体状态方程式，压力和体积的乘积与其绝对温度之比，稳定后在某一瞬时为常数。或：RTp1RTp压力、比容与温度三者之间的关系成为状态方程•式中：•p—绝对压力PaV—气体体积m3•T—绝对温度Kυ—气体比容m3/kg•R—气体常数J/（kg·k）J=N·m•干空气：Rg=287.1J/（kg·k）•湿空气：Rs=462.05J/（kg·k）RTpconstTpV基本概念：①内能：分子的动能和势能之和；②热量q：在热传递的过程中，传递能量的多少叫热量；dTdqc③比热：1kg空气温度升高1K时所需要的热量，比热容简称比热：④定容比热：比容υ=const时的比热)1()(dTdqc⑤定压比热：压力p=const时的比热)2()(ppdTdqc⑥热力学第一定律（能量守恒定律）—功和热可互相转换即：气体吸收的热量等于气体所增加的内能和膨胀对外所作的功：)3(pddudwdudq则定容比热：)4()(dTdudTdqc定压比热：)5()()(pppdTdpdTdudTdqc在状态变化过程中加上变化条件，理想气体状态方程将有以下几种形式：RTp（一）等容过程：条件容积不变，比容υ=const时气体状态变化过程称为等容变化过程，即υ1=υ2，此时有:p/T=const，p1/T1=p2/T2Pυ12p1、T1、υ1p2、T2、υ2在容积不变的条件下，气体状态变化时，其压力与绝对温度成正比此时气体对外作功=0：00021WdpdW此时增加的内能为：)(12TTCu空气的定容比热：718CJ/（kg·k）（二）等压过程：条件压力不变，压力p=const时气体状态变化过程称为等压变化过程，即p1=p2，此时有:υ/T=const，υ1/T1=υ2/T2或V1/T1=V2/T21pυp1T1υ1p2T2υ22在压力不变的条件下，气体状态变化时，其比容与绝对温度成正比此时气体对外作功：)()(121221TTRPPdW由5式：PPdTdPCC)(RCCRdTdPPP)(对空气4.1k则）（151)1(RkC令：CCkP——绝热指数RCCRCCPP则由对于空气：KKgJC./718等压比热KKgJCp./1005等容比热对于液体对于液体而言，即使在等压条件下加热，体积变化也是很小的，即PdTdP）（与dTd比较，前者可忽略不计，C与PC不再区分，而采用比热C油的比热：kkgJkkgkJC/1900/9.1三等温过程constT温度时，气体状态变化过程为温度变化过程，即：constp)(22112211constVPVPRTPP说明：在温度不变的条件下，气体状态变化时，其压力P与体积（比热）成反比。等温过程内能无变化，气体所做的压缩功为：1222121121lnlnln1221ppppppRTdRTdpW在等温过程中，无内能变化，加入系统的热量全部变成气体所做的功。在气动系统中气缸工作、管道输送空气等均可视为等温过程。四绝热过程当系统与外界无热量交换时，气体的状态变化过程称为绝热变化过程，其状态方程为：constpconstpkk或：说明：气体状态变化与外界无热量交换。对干空气：绝热指数k=1.4对饱和蒸汽：k=1.3气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程。下面，我们列出绝热过程的其它几个常用方程：121211121212121kkkkTTppTTpp绝热过程气体作功为：121TTkRW五多变过程不加任何限制条件的气体的状态变化过程称为多变过程，（条件：气体按其中间过程变化）其状态方程为：constppconstpconstpnnnn2211即：或：同理，我们列出多变过程的其它几个常用方程：1212111211221122121nnnnnTTppTTppn—多变指数；严格地讲，气体变化过程大多是多变过程，前面介绍的四种变化过程是多变过程的特例，即：n=1等温过程n=0等压过程n=∞等容过程绝热过程n=k三、湿空气：空气中所含水份的程度用湿度和含湿量来表示。湿度的表示方法有绝对湿度和相对湿度之分。（一）湿度：1、绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸汽的质量称为湿空气的绝对湿度，常用χ表示TRpmkgVmsssss由气体状态方程知：3/Rs=462.05J/（kg·k）2、饱和绝对湿度：每立方米饱和湿空气中所含水蒸汽的质量称为饱和湿空气的绝对湿度3/mkgTRpVmsbbbb此时湿空气中水蒸汽个含量达到了最大限度。3、相对湿度：在同温度和同压力下，绝对湿度和饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度bbsbpp则绝对湿度：%100%100知：由：b当空气绝对干燥时，ps=0,则φ=0，当空气达到饱和时，ps=pb,则φ=100%，湿空气的相对湿度在0~100%间变化。通常在φ=（60~70）%范围内，人体感到舒适。气动技术中规定各种阀的相对湿度不得大于90%（二）含湿量1、质量含湿量：每公斤质量的干空气中所混合的水蒸汽的质量，用d表示kgkgppppppRRTRpTRpmmdgsgsgssgggssgsgs622.005.4621.287式中：ps=φpbpg=p-ps则：kggpppkgkgppdbbgs622622.02、容积含湿量：每立方米干空气中所混合的水蒸汽的质量，用d'表示33mkgmgdd干空气的密度—式中：由p9表1—4看出，当温度下降时空气中水蒸汽的含量是降低的，从减少空气中所含水分的要求来说，降低进入设备的空气温度对除水是有利的。四、自由空气流量及析水量：1、自由空气流量：经压缩机压缩后的空气称为压缩空气，没经压缩处于自由状态(一个大气压状态下)的空气称为自由空气。空气压缩机铬牌上：注明的流量就是自由空气流量，空压机就是按此流量来选择的，两者之间的关系为：TTppQQzzz忽略温度变化的影响有：zzppQQ2、压缩空气的析水量：压缩空气一旦冷却下来，相对湿度将大大增加，到温度降到露点以后，水蒸汽就要凝析出来。其计算式为：bbbbzmdTppTppdQQ2122211160式中：Qm—每小时的析水量,m3/hφ—空气压缩前的相对湿度,%d’1b、d’2b一温度为T1或T2时饱和容积含湿量，kg／m3；T1、T2—压缩前或压缩后空气的绝对温度，K；pb1—温度为T1时饱和空气中水蒸汽的分压力(绝对)，MPa；pb2—温度为T2时饱和空气中水蒸汽的分压力(绝对)，MPa填空题：1、不含水蒸气的空气为（），含水蒸气的空气称为（），所含水分的程度用（）和（）来表示。2、理想气体是指（）。一定质量的理想气体在状态变化的某一稳定瞬时，其压力、温度、体积应服从（）。一定质量的气体和外界没有热量交换时的状态变化过程叫做（）。3、在气动系统中，气缸工作、管道输送空气等均视为（）；气动系统的快速充气、排气过程可视为（）。（干空气；湿空气；湿度、含湿量）（没有粘性的气体；气体状态方程pV/T＝常数；绝热过程）（等温过程；绝热过程）