高等工程热力学电子教案(6)ppt课件.ppt
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1、第二章 实际气体的 状态方程 讲授:郑宏飞 1 1. 物质的三态及相变过程 纯物质有三种集态形式:固态、液态、和 气态。各集态形式又分别称相(液相、气相和 固相),各相可单独存在,也可以互相存在( 冰、水、汽共存),相与相之间可以互相转化 ,相变过程时,一种相的物质不断减少,另一 种相的物质不断增加,相变过程中经历的平衡 态是两相共存的状态。 2 对简单可压缩系,其状态可由 两个独立参数决定,对基本状态参数p,v,T 而言,满足状态方程f ( p,v,T ) =0。由状态 参数p、v、T为坐标表示的相的变化图称为 相图。从相图上可以很清楚地看出相的变 化关系。 3 凝固时体积收缩物质的相图 4
2、 凝固时体积膨胀物质的相图 5 对物质三相共存的状态点称为三相点, 对于确定的物质其三相点的温度和压力是确 定的: 例如对水: p=1atm时 T=273.15K 6 对纯物质来说,还有一个特殊的点,叫临 界点,有时也称C点:所谓的临界参数很容易用水的 性质来显示: 7 2理想气体的热力性质 实际的气体是很复杂的,特别在高温高压条 件下,气体呈现的性质也是不同的,在学习分子 运动论我们知道,气体是由许多微小的分子原子 组成的,各分子原子在剧烈的运动,相互之间还 会互相影响,所以它们是很复杂的,但在很多情 况下可以简化。 8 早在1840年,克拉珀龙(E. Clapeyron) 就根据查理(J.
3、 A. C Charles)定律和玻意 耳马略特(R. Boyle-E. Mariotte)定律, 并与啊伏枷德罗(A. Avogadro)假设相结合 ,得出了理想气体状态方程: 9 这个方程本身是一个经验定律。不过,它 可以依据分子运动论,并做两个基本假设后从 理论上加以说明。这两个假设是:气体分子不 占有体积和分子之间没有相互作用力。当压力 趋于零或气体的比体积(比容)无限大时,这些 假设基本上是合理的。但是,随着压力提高或 比体积增大,这些假设就会带来较大误差。 10 3维里方程 当气体的状态不满足理想气体条件时,应对方 程进行修正。数学上修正理想气体状态方程最简单 方式是定义压缩因子。
4、 因为理想气体的比体积(比容) , 所以上 式写成 因此,压缩因子是相同温度和压力下实际体积与 理想体积之比。 对理想气体, (p 0,v 时适用) 11 压缩因子常以幂级数的形式表示为 或 p的多次方(维里方程),即 或 其中,B,C,D和B,C,D称 为第二、第三、第四维里系数。 12 对纯物质流体来说,维里系数只是温度的函数 。特别对于给定的气体,它们只是温度的单值函数 。可用实验测定,后来发现,第二维里系数与两个 分子或两个分子集团间的互相作用有关,第三维里 系数与三个分子或三个分子集团间的相互作用有关 。 一般取到第三维里系数,很少取到第四项及以 上项的。 13 对低压或中等压力以下
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