1、1.3 气体系统典型过程分析,一、理想气体,微观模型：分子是无体积、碰撞完全弹性的刚性质点。其特征包括:,1. 状态方程： pV=nRT 对理想混合气体: pV=nBRT 道尔顿分压定律：pB=p总xB,2. U、H仅是温度的函数 H=f(T) U=f(T),3. Cp,m ,Cv.m是常数对单原子分子理想气体：Cv,m=3/2R, Cp,m=5/2R对双原子分子理想气体： Cv,m=5/2R, Cp,m=7/2R,可见， Cp,m -Cv,m=R Cp- Cv=nR,4. n mol的理想气体发生任意变温过程,则：H=nCp,m(T2-T1) U=nCv,m(T2-T1),二、理想气体等温过
2、程的Q、W、U、H,U=0 H=0 对于Q、W的值分以下情况讨论：,1. 等温可逆过程：,2. 等温恒外压膨胀过程 或压缩过程:,3. 等温自由膨胀过程:,三、理想气体的绝热过程,1. 一般特点：,2. 绝热可逆过程：,（1）先推导一个方程:,适用范围：理想气体绝热可逆过程,（2）绝热可逆过程功的计算：,（3）绝热可逆过程和等温可逆过程中功的比较,绝热可逆曲线的坡度比等温可逆曲线的坡度大。,设在273.15K和1013.25kPa的压力下，10.00dm3的理想气体经历下列几种不同过程，膨胀到最后压力为101.325kPa的终态：（1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀；（3）在恒外压101.3
3、25kPa下绝热膨胀（不可逆绝热膨胀）。计算各过程气体最后的体积、所做的功以及U和H值。假定Cv,m=3/2R,且与温度无关。,例题：,四、理想气体的卡诺循环,1. 卡诺循环,Carnot循环 过程示意图,第一步：理想气体做等温可逆膨胀AB(),第二步：理想气体做绝热可逆膨胀BC(),第三步：理想气体做等温可逆压缩由CD(),第四步：理想气体做绝热可逆压缩由DA(),在整个循环过程中，因为U=0，,同样，由于VD和VA处于同一绝线上，对于则有：,由于VB和VC处于同一绝热线上，对于根据绝热过程方程：,将上面两式相除，得：,所以，理想气体在Carnot循环过程中做的总功为：,2.卡诺热机,根据卡
4、诺循环运转的热机就称为卡诺热机。,热机热功转换的示意图,1.热机的工作效率,对卡诺可逆循环,定义：从高温热源吸的热Q2转化为功的百分率叫做热机效率。,2. 致冷机的工作原理,致冷机工作示意图,致冷机的冷冻系数,冷冻系数：,五、实际气体,1. 气体状态方程 （1）范德华气体状态方程,（2）其他实际气体状态方程（不要求）,a、b：范德华常数；a是考虑分子间的引力引入的修正项，b是考虑分子本身体积引入的修正项。,2. 压缩因子方程与对比状态原理,Z1，表示难压缩； Z1，表示易压缩。,（2）对比状态原理:不同的气体，在相同的对比温度和对比压力下，其有相同的对比体积。则：,3. Joule-Thomsom实验,（2） 焦耳-汤姆逊系数,讨论：,0 dP0,dT0,致冷效应。,0 dT=0,恒温。,0 dT0,致热效应。,(3) 应用：利用节流膨胀使气体液化。,
