存在，并且具有与混合气体相同的温度
及容积时的压力。即
pi

mi RiT V
Pa
２道尔顿（Dalton）分压定律
混合气体的总压力p，等于各组成气体 分压力pi之和。即∑pi=p
二、混合气体分容积和阿密盖特分容积 定律
• １分容积（Partial Volume）
• 分容积是假定混合气体中组成气体单独
存在，并且具有与混合气体相同的温度
RmT
8.3143 293.15
3） m

pVM

(1000 760
1) 1.013105 1.0 28

2658kg
RmT
8.3143 293.15
4） m
pVM

(1000 1) 1.013105 1.0 28 760
2.658kg
RmT
8.31431000 293.15
同的物理量。
理想气体定容比热和定压比热的关系
• 对于理想气体，迈耶方程成立，即
• cp =cv+R
……①
• 若定义比热比(又称绝热指数)k=cP/cv ，
可以得到：
cp

kR k 1
与cv

R k 1

②
注意：①式比②式更为准确，因为ｋ
值往往不易准确确定。
常见工质的cv和cp的数值
0oC时： cv,air= 0.716 kJ/kg.K cp,air= 1.004 kJ/kg.K cv,O2= 0.655 kJ/kg.K cp,O2= 0.915 kJ/kg.K 1000oC时： cv,air= 0.804 kJ/kg.K cp,air= 1.091 kJ/kg.K cv,O2= 0.775 kJ/kg.K cp,O2= 1.035 kJ/kg.K
学反应、组成不变，且由理想气体组成 的均匀气体混合物。 • ２研究方法 • 此类混合气体的性质可以由描述各组成 分相对含量大小的参数确定其各个性质 参数的平均值（指广延性参数），再按 照纯物质进行分析。
一、混合气体分压力和道尔顿分压定律
• １分压力（Partial Pressure）
• 分压力是假定混合气体中组成气体单独
２用途
• 理想气体状况方程可用于
• ⑴已知两个基本状态参数确定第三个 未知基本状态参数；
• ⑵任意两个状态之间的未知基本状态 参数的计算。
三、举例
• 1检查下面计算方法有哪些错误？如何改正？
• 已知某压缩空气储罐容积为900L，充气前罐内空 气温度为30℃，压力为0.5MPa；充气后罐内空气 温度为50℃，压力表读数为2MPa。充入储气罐 的空气质量为：
• 在热工计算中常用的是定容过程和定压
过程中的比热。它们相应地称为定容比
热和定压比热。
• cv、cv＇、Mcv • ｃp、cp＇、Mcp
cv

qv
dT
cp

q p
dT
注意：
• ⑴只有气体才谈得上定容比热和定压 比热，而固体和液体在各种过程的比 热几乎相等。
• ⑵定容比热和定压比热是状态参数。 • ⑶定容比热和容积比热是两个截然不
• 质量比热c J/kgK； • 容积比热c’ J/ｍ3K 这里m３指标准立 • 摩尔比热 Mc J/kmolK。 方米，即Nm３ • 换算关系
c

Mc 22.4

c0
这里ρ0指标准状态
时气体的密度
３热量的计算
⑴可逆过程
2
q 1 Tds
J kg;Q
2
TdS
1
J
⑵借助于比热（任何过程）
运动自由度
• 定值定容比热
cv

i 2
R
Mcv

i 2
R0
• 定值定压比热
i2
i2
cp 2 R Mcp 2 R0
其注中意单：原子适气用体条ｉ件=为3；理双想原气子体气且体(温如度空变气、 氧化气范)ｉ围=小5；。多计原算子较气为体简(如单Ｃ但Ｏ精2)ｉ度=较7。 低．
２真实比热
• 理想气体的比热实际是温度的函数， 相应于每一温度下的比热值称为真实 比热。
• 实验表明各种理想气体比热可表示为 温度的函数多项式即
cp,m a0 a1T a2T 2 a3T 4 cv,m a0 a1T a2T 2 a3T 4
若要确定定容摩尔比热与温度的关系 式，可利用Ｍｃｐ ＝ＭｃＶ＋Ｒ０确定。
Mcv Mc p R0
a0 R0 a1T a2T 2 a3T 4
由比热的定义，可以得到：
2
Q m cdT
J m
kg工质
1


2
Q V0 1 cdT
J V0
Nm3工质
Q

n
2
1
Mc
dT
J n
k mol工质
二.定容比热及定压比热
• 由于比热是过程量，计算热量时，首先 要确定某一特定过程的比热大小。
及压力时的容积。即
Vi

mi RiT p
m3
２阿密盖特（Amagat）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∑Vi=V
• ３分压力与分容积间的关系
•由
pi

mi RiT V
Pa
Vi

mi RiT p
m3
得：
piV pVi mi RiT
三、混合气体的成分表示方法及换算
• 混合气体中各组成气体的含量与混合 气体总量的比值，为混合气体的成分。
• (1)用平均比热表数据计算； • (2)用理想气体理论定摩尔比热计算； • (3)比较(1)和(2)的结果。
第三节 混合气体的性质
• 工程上所遇到的气体，通常不是单一 成分的气体，而是由多种性质不同的 气体组成的混合物。
• 例和如微空量气的是稀由有气N2体、所O2组、成CO；2、H2O（g） • 气体燃料同样是由多种可燃成分组成
3、热功转换设备、工作原理 4、化学热力学基础
工程热力学的两大类工质
1、理想气体（ ideal gas）
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
2、实际气体（ real gas）
不能用简单的式子描述，真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中 制冷工质等
第一节 理想气体状态方程
利用平均比热计算热量：
q t2 cdt t2 cdt t1 cdt
t1
0
0
q

cm
tt2
02
cm
tt1
01
• 教材Ｐ３１表２－６给出了气体在理想气 体状态下的平均定压质量比热ｃPm│t0 的数 值
⑴适用条件为理想气体，计算既较 为简单而且精度也较高。
⑵其数值并非某一温度下的比热值。
注意：适用条件为理想气体。计算较 为繁琐但精度较高。
３平均比热
• 为提高计算的精确度，同时又比较简 单，可使用平均比热。
• 由比热定义知
q
2
1 cdT cm
t2 t1
2
dt
1
因而可得到平均比热：
2
c t2 p,m t1
1 cpdt t2 t1
2
cv,m
t2
t1
1 cvdt t2 t1
• １定义 • 比热(Specific Heat)在热力学中定义为
单位物质量的工质温度升高或降低１K 所需吸收或放出的热量。即
c q
dT
比热容是过程量还是状态量?
T 1K
(1) (2)
C q
dt
c1
c2
s
定容比热容
用的最多的某些特定过程的比热容 定压比热容
２单位
• 比热的单位取决于热量和物质量的单位。
m
m2
m1

p2V RT2

p1V RT1
2900 0.5900 g
831450 831430
• 2求p=0.5MPa，t=170℃时，N2的比容和密 度。
• 3鼓风机向锅炉炉膛输送空气，在t=300℃， pg=15.2kPa时流量为1.02×105m3/h，锅炉 房大气压力B=101kPa，求鼓风机每小时输 送的标准状态风量。
第二章 理想气体的 性质
引言
• 工质应具备： • 最佳的膨胀性；最佳的压力；最高
的比热量。 • 工程实际中常用的工质有蒸汽动力
装置的水蒸汽、致冷装置的致冷剂 （氨、Ｒ12、Ｒ22等）、空调系统的 空气以及燃气灶具的可燃气体（如 天然气、煤制气等）。
工程热力学的研究内容
1、能量转换的基本定律
2、工质的基本性质与热力过程
• １理想气体状态方程式的四种形式：
• １kg工质 • mkg工质 • １kmol工质 • nkmol工质
pv＝RT pV＝mRT pVM＝R0T pV＝nR0T
注意：
• ①气体常数R和摩尔气体常数R0
• Ｒ0＝8314(J/kmolK)＝8.314(J/molK) 是常数，与气体种类和气体状态均无关。 R R0 J kgK M Ｒ与气体状态无关，但与气体种类有关。
• 一、理想气体与实际气体 • １理想气体 • ２实际气体作为理想气体处理的判据 • ３实际意义 • 二、理想气体状态方程 • １理想气体状态方程的四种形式： • ２用途 • 三、举例
一、理想气体与实际气体
• １理想气体（Ideal Gas）
• 理想气体分子是一些弹性的、不占有体
积的质点，分子之间没有作用力。