《工程熱力學》第六章實際氣體性質(zhì)及熱力學普遍關系式.ppt

1 第六章實際氣體 3學時 基本內(nèi)容 實際氣體性質(zhì) 范得瓦爾方程式及分析 對比態(tài)方程 實際氣體近似計算 壓縮因子及線圖 絕熱節(jié)流 焦耳 湯姆遜系數(shù) 回轉(zhuǎn)溫度 基本要求 掌握實際氣體熱力性質(zhì) 了解范得瓦爾方程式及對比態(tài)方程 了解絕熱節(jié)流前后參數(shù)變化分析 明確絕熱節(jié)流是不可逆過程 不是定焓過程 2 作業(yè) 6 5 6 9 6 14 3 實際氣體狀態(tài)變化特點 概述一 實際氣體P V圖二 實際氣體P T圖 4 C P v 液相區(qū) 氣 汽 汽液共存區(qū) b a e f 臨 界 溫 度 線 A B 1 2 m n 實際氣體P V圖 幾個概念 飽和狀態(tài)飽和蒸汽 飽和液體飽和壓力 飽和溫度臨界點參數(shù) 幾個區(qū)域 飽和蒸汽線 飽和液體線飽和狀態(tài)區(qū) 汽液共存區(qū) 液相狀態(tài)區(qū) 汽象狀態(tài)區(qū) 定溫壓縮曲線 5 概念 一 概念 飽和狀態(tài)飽和蒸汽 飽和液體飽和壓力 飽和溫度臨界點參數(shù)二 幾個區(qū)域飽和蒸汽線 飽和液體線飽和狀態(tài)區(qū) 汽液共存區(qū) 液相狀態(tài)區(qū) 汽相狀態(tài)區(qū) 歸納有 二線 三區(qū) 六參數(shù) 6 0 T P 固相 水 液相 氣相 臨界點C 三相點Ttp 實際氣體P T圖 三相點 氣 液 固三相共存并處平衡的狀態(tài) 一般物質(zhì) 7 6 1理想氣體狀態(tài)方程應用于實際氣體狀態(tài)的偏差 一 壓縮因子實際氣體計算可通過對理想氣體方程式直接修正如公式6 1修正系數(shù)z為 理想氣體z 1二 產(chǎn)生差異的原因?qū)硐霘怏w的模型修正 公式6 1 公式6 1 偏差的大小例見教材P202圖6 1 圖6 2 8 6 2范得瓦爾方程式與R K方程 龍克 庫塔方程 概述一 范得瓦爾方程式的導出 針對理想氣體的兩個假定作修正 1 考慮分子本身所占體積 分子自由活動空間應減小為v b 以理想氣體狀態(tài)方程式表示2 考慮分子間的作用力 分子撞擊器壁的作用力應減小 減小的量 p與單位面積容器壁相碰的分子數(shù)成正比 與吸引這些分子數(shù)的其余分子數(shù)成正比 范得瓦爾方程式 公式6 2 9 二 方程的分析 由方程 展開得 1 溫度較高時 方程對v有一實根 兩虛根2 溫度較低 壓力較高或較低 v有一實根3 一定壓力范圍內(nèi) v有三個實根4 在某確定溫度Tc 一定壓力Pc v有三相等實根 為拐點分析書P204圖 10 范得瓦爾方程式常數(shù)的確定 確定臨界點C 可得到 亦可由臨界點參數(shù)C確定常數(shù)a b Rg 分析表6 1 11 二 R K方程 見書P206 12 6 3對應態(tài)原理與通用壓縮因子圖 一 范得瓦爾對比態(tài)方程1 對比態(tài)參數(shù) 狀態(tài)參數(shù)與相應臨界點參數(shù)的比值 為無量剛數(shù)2 范得瓦爾對比態(tài)方程式 可得范得瓦爾對比態(tài)方程式 13 二 對應態(tài)原理 1 何謂對應狀態(tài) 不同氣體所處狀態(tài)對比態(tài)參數(shù)Pr vr Tr都分別相同 則氣體處于對應狀態(tài) 臨界狀態(tài)的所有氣體均處于對應狀態(tài)2 對應狀態(tài)定律不同氣體所處狀態(tài)對比態(tài)參數(shù)Pr vr Tr中有兩個分別相同 則第三個對比狀態(tài)一定相同 即氣體處于對應狀態(tài) 14 二 通用壓縮因子圖 一 壓縮因子實際氣體計算可通過對理想氣體方程式直接修正如公式6 1修正系數(shù)z為 理想氣體z 1二 臨界壓縮因子將對比態(tài)參數(shù)引入 公式6 1 公式6 1 通用壓縮因子圖6 4 其他示例6 5 6 7 15 6 4維里方程 一種理想氣體方程修正方法 見公式6 6 7 8 16 6 5麥克斯韋關系式與熱系數(shù) 一 全微分兩個重要性質(zhì)二 麥克斯韋關系式三 熱系數(shù) 17 一 全微分兩個重要性質(zhì) 1 全微分條件 判據(jù) 性質(zhì)之一如果狀態(tài)參數(shù)z表示為另兩個獨立狀態(tài)參數(shù)x y的函數(shù) 則由于狀態(tài)參數(shù)是點函數(shù) z的數(shù)值變化僅取決于獨立變量的坐標 與路徑無關 全微分表示 連續(xù) 即高階求導與求導次序無關 當 全微分條件 判據(jù) 18 2 鏈式關系 性質(zhì)之二 對函數(shù)x x y z 展開 鏈式關系 19 二 麥克斯韋關系式 利用全微分判據(jù)推得 自由能亥姆霍茲函數(shù) 自由焓吉布斯函數(shù) 20 麥克斯韋關系式 二 21 熱系數(shù) 22 6 6熱力學的一般關系式 一 熱力學能的普遍關系式二 焓的普遍關系式三 熵的普遍關系式四 比熱的普遍關系式 23 一 熱力學能的普遍關系式 公式6 34 24 二 焓的普遍關系式 公式6 35 25 三 熵的普遍關系式 公式6 31 公式6 32 類似可得熵的第三方程見公式6 33 熵的第一方程 熵的第二方程 26 6 7比熱容的普遍關系式 27 一 比熱的普遍關系式 由熵的普遍關系式 公式6 36 公式6 37 而 對比處理 又鏈式關系 公式6 38 39