混合气体的比热容

第二章理想气体的热力性质本章基本要求掌握混合气体分压力、分容积的概念掌握理想气体状态方程的各种表述形式，应用理想气体状态方程及理想气体定值比热容进行各种热力计算掌握理想气体平均比热容的概念和计算方法理解混合气体性质§2.1理想气体状态方程1、理想气体定义忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响,仅具有弹性质点的气体。当实际气体p很小,v很大,即处于远离液态的稀薄状态时,可视为理想气体。2、哪些气体可当作理想气体?T常温，p7MPa的双原子分子理想气体O2,N2,Air,CO,H2如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等可以认为是理想气体。三原子分子（H2O,CO2)一般不能当作理想气体特殊，如空调的湿空气，高温烟气的CO2，理想气体3、理想气体状态方程V：nkmol气体容积m3；V：质量为mkg气体所占的容积P：绝对压力Pa；v：比容m3/kg；T：热力学温度K状态方程VM=Mv,摩尔容积m3/kmol；R0：通用气体常数，J/kmol·K；TR0MpV:1kmolTnRpVn0:kmol4、工程热力学的两大类工质⑴理想气体（idealgas）可用简单的式子描述如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气、空调中的湿空气等⑵实际气体（realgas）不能用简单的式子描述火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制冷工质，如氟利昂等。5、状态方程的应用⑴求平衡态下的参数⑵两平衡状态间参数的计算⑶标准状态与任意状态间的换算P22:例2-3：压气机储气箱压气压气机每分钟吸入气体：3110.2V100kPa,BC15mt，。储气箱初时：C17,50,5.9223。tkPapmVg求：？分钟后，储气箱内C50,7.033。tMPap储气箱中最终有气体质量m3:储气箱中原有气体质量m2:每分钟送入储气箱的质量为m1：K502733T储气箱最终温度：解题思路：(kg)333RTVpm(kg)(kg/min)min7.225288/2.0100)290/150323/700(5.9/)//(///112233112233123TBVTpTpVRTBVRTVpRTVpmmm由此得所需时间为：计算时注意事项:(1)绝对压力(2)温度单位K(3)统一单位（最好均用国际单位）(4)R0与R的区别l.K)8314J/(kmo0R)k.kg/(J0MRRR0——通用气体常数(与气体种类无关)R——气体常数(随气体种类变化)M-----摩尔质量例如.K)287[J/kmolmol)28.97(kg/kl.K)8314J/(kmoMR=R0空气§2.2理想气体的比热容计算热力学能,焓,熵，热量都要用到比热容1、比热容定义:单位物量的物质升高1K或1oC所需的热量qCdtc:质量比热容kJkgKMc:摩尔比热容kJkmolKCˊ:容积比热容3kJNmKokJkgCokJkmolC3okJNmCdTqcokJkgC3okJNmC。度（气体在标准状况下的密)/4.22'300kgmMccc0,10132500tPap℃Ts(1)(2)1K2、比热容是过程量还是状态量?c1c2qCdt用的最多的某些特定过程的比热容定容比热容定压比热容3、定容比热容cvdTqcvv4、定压比热容cpdTqcpp5、cv和cp的说明Vpcc(1)cv和cp，过程已定,可当作状态量。（3）梅耶公式：RccvpvpvpvpMcMccccc''1RcV1kRcp，，(2)（4）比热容比物理意义Rvccp梅耶公式推导过程：RdTdTcdTcpvdpdvqqdTcqdTcqVpppVpppVV即)(][。度（气体在标准状况下的密)/4.22'300kgmMcccRdTdTcdTcpvdpdvqqdTcqdTcqVpppVpppVV即)(][RdTdTcdTcpvdpdvqqdTcqdTcqVpppVpppVV即)(][RdTdTcdTcpvdpdvqqdTcqdTcqVpppVpppVV即)(][RccVp0''RMRMcMcRccVpVp或6、各种比热容的表示方法小结：7、定值、真实、平均比热容（1）定值比热容：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体，它们的摩尔比热值容都相等，称为定值比热容。（见教材P24页：表2-2）（2）真实比热容：相应于每一温度下的比热容值。332210TaTaTaaMcp比热容与温度的函数关系:（系数见教材P25页：表2-3）⑶平均比热容)(1221ttMGdtcqtt12102012001212122121tttctcttcdtcdtttcdtctmtmttttttm填空题：1210201221tttctcctmtmttm)K.kg/(kJ260.032314.8R解：RccVp例题2-4：烟气在锅炉的烟道中温度从900℃降低到200℃，然后从烟囱中排出。求每标准立方米烟气所放出的热量（这些热量被锅炉中的水和水蒸气所吸收）。比热容取值按以下三种情况：⑴定值比热容；⑵真实比热容；⑶平均比热容。烟气的成分接近空气，而且压力变化很小，可将空气当作定压放热计算。解(1):)K.kmol/(kJ10.29314.827270RMcp。度（气体在标准状况下的密)/4.22'300kgmMccc)K.m/(kJ4.2210.294.223'cppMc312'm/kJ3.909700200299.1)(ttcQpp(2)按真实比热容计算，查表2-333322210332210332210212121'm/kJ22.996)432(4.221)(4.221)(4.2214.2214.22212121TTTTTTppppTaTaTaadTTaTaTaadTTaTaTaadTMcdTMcdTcQ(3)按平均比热容计算，查表2-430002090001.2932kg/m)K.kg/(12kJ0.1)K.kg/(kJ081.1的密度查得空气在标准状况下热容，换算成平均定压容积比pmpmcc)K.m/(kJ398.12932.1081.1.3090009000'pmpmcc)K.m/(09kJ3.12932.1120.1.3000200020'pmpmcc1标准立方米烟气放出的热量319000'22000'm/kJ4.996900398.1200039.1tctcQpmpmP2.3混合气体的性质1、混合气体的分压力:维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力2、道尔顿分压定律:pxpiikiipp1nnxii维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。4、阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和。即：PTniinVVVVVV,13213、混合气体的分容积：VxViimmgiiVVriinnxii质量成分定义式：容积成分定义式：摩尔成分定义式：某组元气体的质量混合气体总质量某组元气体的容积混合气体总容积组元气体的摩尔数混合气体总摩尔数5、混合气体的成分表示方法11niig11niir11niix6、混合气体的各组成成分之间的换算（1）容积成分与摩尔成分相等iiMMiiiixnnVnVnVVr（2）质量成分与容积成分（或摩尔成分）的换算MMxMnMnmmgiiiiii7、混合气体的折合分子量与气体常数（1）折合分子量niiiiniiiiMxMrnMnnmM11（2）折合气体常数J/kg.K83140MMRR7、混合气体的比热容iiniiiniicMxcgMMc11iniicgc1iniicrc1MMxgiii因为：8、混合气体的热力学能、焓和熵niiiniiumUU11niiiniihmHH11niiiniismSS11P32:例2-5P33:例2-6本章作业：P40-41:2-2，2-3，2-8，2-14：（1）、（2）、2-17，2-18本章小结：1、理想气体状态方程2、比热容dTqcdTqcVVRccVpdTqcppvpvpvpMcMccccc''1RcV1kRcp，，1211221200ttttcttcttc平均比热容：利用平均比热容计算热量：112200ttcttcq理想气体的定值比热容：3、混合气体的性质：分压力，分容积，各成分及其换算，M,R等。