汽車熱流學(xué) 課件 4.1.4-理想氣體的比熱容

熱流科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

KeyLaboratoryofThermo-FluidScienceandEngineeringofMOE

工程熱力學(xué)EngineeringThermodynamics第3章氣體和蒸汽的熱力性質(zhì)3.1理想氣體一、宏觀定義

若基本狀態(tài)參數(shù)p、v、T滿足方程這樣的氣體稱為理想氣體。二、微觀定義假定：1）氣體分子是些彈性的、不占體積的質(zhì)點(diǎn)；

2）氣體分子間沒有相互作用力。

理想氣體是一種實(shí)際上不存在的假想氣體，它是壓力趨近于零，比體積趨近于無窮大時(shí)的極限狀態(tài)。但工程中很多氣體遠(yuǎn)離液態(tài)時(shí)，接近于理想氣體的假設(shè)條件。23.2理想氣體的狀態(tài)方程f(p,v,T)=0根據(jù)理想氣體宏觀定義:令常數(shù)為Rg單位：p－Pa；v－m3/kg;T－K;Rg－J/(kg.K)

Rg為氣體常數(shù)，它與氣體的種類有關(guān)，常用氣體的氣體常數(shù)請(qǐng)看p393附表2

若物質(zhì)的量m可以kg為單位，物質(zhì)的量n可以mol為單位，用M表示物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，則1mol氣體的體積以Vm表，對(duì)狀態(tài)方程式兩邊同乘以M得

所以MRg與物質(zhì)的種類無關(guān)（也與狀態(tài)無關(guān)）。令R＝MRg，

R稱為摩爾氣體常數(shù)。取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)參數(shù)得由于1摩爾的任何氣體在壓力p,溫度T的狀態(tài)下的摩爾體積相等。各種氣體的氣體常數(shù)理想氣體狀態(tài)方程可有以下四種形式：3.3理想氣體的比熱容3.3.1比熱容的定義物體升高1K所需的熱量稱為熱容，以C表示，1kg物質(zhì)升高1K所需的熱量稱為比熱容，單位J／(kg.K),以c表示，1mol物質(zhì)的比熱容稱為摩爾熱容，單位J／(mol.K)，符號(hào)為Cm

比熱容c應(yīng)與過程有關(guān)，不同的過程比熱容不同。工程中常用的有比定容熱容和比定壓熱容。3.3.2理想氣體的比定壓熱容和比定容熱容應(yīng)用第一定律，并假定過程可逆則有：

熱力學(xué)能包含內(nèi)動(dòng)能和內(nèi)位能。對(duì)于理想氣體其分子間無作用力，所理想氣體的熱力學(xué)能只含有內(nèi)動(dòng)能，而內(nèi)動(dòng)能只與溫度有關(guān)，所以理想氣體的熱力學(xué)能是溫度的單值函數(shù),即u=u(T),而h=u+pv＝u+RgT,所以理想氣體的焓也是溫度的單位函數(shù)，即h=h(T).上式乘摩爾質(zhì)量M，則有：比熱容比3.3.3理想氣體比定壓熱容與比定容熱容的關(guān)系邁耶公式3.3.4理想氣體比熱容的計(jì)算3.3.4.1真實(shí)比熱容

附表4(p439)中給出了真實(shí)摩爾比定壓熱容的無量綱三次方經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。3.3.4.2平均比熱容表(附表5，p440）對(duì)于一個(gè)定壓過程，如果要計(jì)算過程的吸熱量，則稱為平均定壓比熱容。3.3.4.3平均比熱容直線關(guān)系

上式稱為比熱容的線性關(guān)系。附表6，p441給出了一些常用氣體的平均比熱容直線關(guān)系式。3.3.4.4定值比熱容

由分子運(yùn)動(dòng)論也可導(dǎo)出1mol理想氣體的熱力學(xué)能由些得出理想氣體的摩爾定容比熱容，定壓比熱容的比熱容比。i是分子運(yùn)動(dòng)的自由度，單原子

i＝3，雙原子i＝5，多原子取i＝71.291.401.67多原子氣體（i＝7）雙原子