定压比热:cp??qpdT?dhdT
表示:单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量。 迈耶公式:cp?cv?R c'p?c'v??0R
Mc比热比: ??p?Mcv?MR?R0
cpcv?c'pc'v?McpMcv cv??R??1 cp?nR??1
三、定值比热、真实比热与平均比热
1、定值比热:凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体,它们的摩尔比热值都相等,称为定值比热。
2、真实比热:相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。 常将比热与温度的函数关系表示为温度的三次多项式
Mcp?a0?a1T?a2T2?a3T
33.平均比热
思考题:
1.某内径为15.24cm的金属球抽空后放后在一精密的天平上称重,当填充某种气体至7.6bar后又进行了称重,两次称重的重量差的2.25g,当时的室温为27℃,试确定这里何种理想气体。
2.通用气体常数和气体常数有何不同?
3.混合气体处于平衡状态时,各组成气体的温度是否相同,分压力是否相同。
4.混合气体中某组成气体的千摩尔质量小于混合气体的千摩尔质量,问该组成气体在混合气体中的质量成分是否一定小于容积成分,为什么。
第4章 气体和蒸汽的基本热力过程 一、定压过程
q??h?h2?h1 ?u?h2?h1?p(v2?v1)
w?q??u wt???vdp?0
二、定容过程
w??pdv?0 q??u
?u?h2?h1?v(p2?p1) wt???vdp?v(p1?p2)
三、定温过程
q?T(s2?s1) w?q??u
wt?q??h ?u?h2?h1?(p2v2?p1v1)
四、绝热过程
q=0 w???u wt???h
?u?h2?h1?(p2v2?p1v1)
第5章 热力学第二定律 5.1 自然过程的方向性 一、磨擦过程
功可以自发转为热,但热不能自发转为功 二、传热过程
热量只能自发从高温传向低温 三、自由膨胀过程
绝热自由膨胀为无阻膨胀,但压缩过程却不能自发进行 四、混合过程
两种气体混合为混合气体是常见的自发过程 五、燃烧过程
燃料燃烧变为燃烧产物(烟气等),只要达到燃烧条件即可自发进行 结论:自然的过程是不可逆的 5.2 热力学第二定律的实质
克劳修斯说法:热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化
开尔文说法:不可能制造只从一个热源取热使之完全变为机械能,而不引起其它变化的循环发动机。 5.3 卡诺循环与卡诺定理
意义:解决了热变功最大限度的转换效率的问题 一.卡诺循环:
[一] 正循环
组成:两个可逆定温过程、两个可逆绝热过程
过程a-b:工质从热源(T1)可逆定温吸热 b-c:工质可逆绝热(定'熵)膨胀 c-d:工质向冷源(T2)可逆定温放热
d-a:工质可逆绝热(定熵)压缩回复到初始状态。 循环热效率:
?0t?wq?1?q21q
1q1?T1(sb?sa)=面积abefa q2?T2(sc?sd)=面积cdfec
因为 (sb?sa)?(sc?sT2d) 得到 ?t?1?T
1分析:
1、热效率取决于两热源温度,T1、T2,与工质性质无关。 2、由于T1
??, T2?0,因此热效率不能为1
3、若T1=T2,热效率为零,即单一热源,热机不能实现。 [二] 逆循环:
包括:绝热压缩、定温放热。 定温吸热、绝热膨胀。 制冷系数:?1c?q2w?q20q1?q?T22T
1?T2供热系数?q1w?q1?T12c?
0q1?q2T1?T2关系:?2c??1c?1
分析:通常T2>T1-T2 所以: ?1c?1 二 卡诺定理:
1、所有工作于同温热源、同温冷源之间的一切热机,以可逆热机的热效率为最高。2.在同温热源与同温冷源之间的一切可逆热机,其热效率均相等. 思考题
1.自发过程为不可逆过程,那么非自发过程即为可逆过程。此说法对吗?为什么? 2.自然界中一切过程都是不可逆过程,那么研究可逆过程又有什么意义呢? 3.以下说法是否正确?
①工质经历一不可逆循环过程,因②不可逆过程的熵变无法计算
??QT<0,故?ds<0
③若从某一初态沿可逆和不可逆过程达到同一终态,则不可逆过程中的熵变必定大于可逆过程中的熵变。 4.某热力系统经历一熵增的可逆过程,问该热力系统能否经一绝热过程回复到初态。
5.若工质经历一可逆过程和一不可逆过程,均从同一初始状态出发,且两过程中工质的吸热量相同,问工质终态的熵是否相同?
6.绝热过程是否一定是定熵过程?定熵过程是否一定满足PvK=定值的方程? 答案:可逆绝热过程才是定熵。否,必须为理想气体,可逆绝热,定值比热容。 7.工质经历一个不可逆循环能否回复到初态?
8.用孤立系统熵增原理证明:热量从高温物体传向低温物体的过程是不可逆过程。
第8章 压气机的热力过程 8.1 压气机的理论压缩功
压气机: 用来压缩气体的设备 一、单机活塞式压气机工作过程
吸气过程、压缩过程、排气过程。理想化为可逆过程、无阻力损失. 1.定温压缩轴功的计算
wst=wt???vdp?p1v1ln12p2p1
按稳态稳流能量方程,压气机所消耗的功,一部分用于增加气体的焓,一部分转化为热能向外放出. 对理想气体定温压缩,表示消耗的轴功全部转化成热能向外放出. wst=QT
2.定熵压缩轴功的计算,
k?1??2kRT1??p2?k??wt???vdp? 1??????kws?1k?1p?1?????按稳态稳流能量方程,绝热压缩消耗的轴功全部用于增加气体的焓,使气体温度升高,该式也适用于不可逆过程
3.多变压缩轴功的计算
n?1??2nRT1??p2?n??wt???vdp?1???nws ????1n?1?p1?????按稳态稳流能量方程,多变压缩消耗的轴功部分用于增加气体的焓,部分对外放热,该式同样适用于不可逆过程
结论: ?wst??wsn??wss T2s?Tsn?T2T
可见定温过程耗功最少,绝热过程耗功最多