理想氣體的內(nèi)能、焓、比熱容、熵課件

1、 焦?fàn)枌?shí)驗(yàn)裝置：兩個(gè)有閥門焦?fàn)枌?shí)驗(yàn)裝置：兩個(gè)有閥門相連的金屬容器，放置于一個(gè)有相連的金屬容器，放置于一個(gè)有絕熱壁的水槽中，兩容器可以通絕熱壁的水槽中，兩容器可以通過其金屬壁和水實(shí)現(xiàn)熱交換。過其金屬壁和水實(shí)現(xiàn)熱交換。 測量結(jié)果：空氣自由膨脹前后的溫度相同。不同壓力，測量結(jié)果：空氣自由膨脹前后的溫度相同。不同壓力，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：u=f(T)熱力學(xué)能僅僅是溫度的單值函數(shù)熱力學(xué)能僅僅是溫度的單值函數(shù)。3.1 理想氣體的熱力學(xué)能和焓理想氣體的熱力學(xué)能和焓由于焓由于焓： (ideal gas)(ideal gas)即：即：h=f(T)焓也僅僅是溫度的單值函數(shù)。

2、焓也僅僅是溫度的單值函數(shù)。TRupvuhg McCm dTqvv cdTqcpp ),(vTfupdvduq dvpTudTTupdvdvvudTTuTvTv vvvvvTudTqcdTTuq vdpdhqdTThqpp pppThdTqc 理想氣體內(nèi)能變化（理想氣體內(nèi)能變化（u）的計(jì)算：）的計(jì)算：按定容過程按定容過程(constant volume process)：TcquVVVd)()d(Tcuuvd21012 Tcqhpppd)()d( Tchpdd0 Tchhpd21012 理想氣體焓變化理想氣體焓變化（h）的計(jì)算：的計(jì)算：按定壓過程按定壓過程(constant pressure p

3、rocess) ：dTcduv0 vvvTudTqc pppThdTqc dTcduuuuv02121122, 1 21021122, 1dTcdhhhhpdTcdhdTcdupv00 gvgpRcTRdTddTdupvudTddTdhc 00)()(RCmvmp , 0, 0CgvpRcc 0000vpcc gpgvRcRc11100 3322100TaTaTaacp 3322100TaTaTaacvgRaa 00dTcduuuuv02121122, 1 21021122, 1dTcdhhhhp102010202120100102121212113o-23ob2)0()0()()(tctca

4、tctcdtcdtcdhhhhhhhtmptmptmptmppP 面面積積面面積積rev)(dTQS rev)(Tqds 對可逆過程對可逆過程（reversible processreversible processvpuqdd pvhqdd vTpTuTvpusddddd pTvThTpvhsddddd 因此有：因此有：pRg vRg TcuVdd0 Tchpdd0 TRpvg TTvvppddd 對微元過程對微元過程（insensible processinsensible process ）： 00000000 vdvcpdpcvdvRvdvpdpcvdvRTdTcdspdpRTdTcT

5、vdpdTcTvdpdhdsvdvRTdTcTpdvdTcTpdvdudspvgvgvgppgvv 1201201212012120lnlnlnlnlnlnvvcppcsppRTTcsvvRTTcspvgpgvTTcsTTpd000 12g012lnd21ppRTTcssTTp12g00lndd1020ppRTTcTTcTTpTTp12g010212lnppRssss dTcduuuuv02121122, 1 21021122, 1dTcdhhhhp 1201201212012120lnlnlnlnlnlnvvcppcsppRTTcsvvRTTcspvgpgv 0000 vdvcpdpcdsp

6、dpRTdTcdsvdvRTdTcdspvgpgvnRTpV nimmmmm 21ninnnnn 21TmRpVg niimm1 niinn13.4.1 3.4.1 分壓力和分容積分壓力和分容積（partial pressure and partial volume） 分壓力分壓力( (partial pressure )混合物中的某種組成氣體單獨(dú)占有混合物中的某種組成氣體單獨(dú)占有混合物的容積并具有與混合物相同的溫度時(shí)的壓力?；旌衔锏娜莘e并具有與混合物相同的溫度時(shí)的壓力。 則第則第i種氣體的分壓力可表示為種氣體的分壓力可表示為：VRTnpii 于是，各組成氣體分壓力的總和為：于是，各組成氣體分

7、壓力的總和為：pVRTnnVRTpniinii 11即即：ppppn 21道爾頓定律道爾頓定律理想氣體混合物的壓力等于各組成氣體分壓力之和理想氣體混合物的壓力等于各組成氣體分壓力之和pV,TV,TV,TV,Tp1pnp2 niipp1partial volume)pRTnVii VpRTnnpRTVniinii 11VVVVn 21 niiVV1 對某一組成氣體對某一組成氣體i，按分壓力及分容積分別列出，按分壓力及分容積分別列出其狀態(tài)方程式，則有其狀態(tài)方程式，則有：RTnpVii RTnVpii 對比二式，有：對比二式，有：VVppii 即組成氣體的分壓力與混合物壓力之比，等于組即組成氣體的分

8、壓力與混合物壓力之比，等于組成氣體的分容積與混合物容積之比。成氣體的分容積與混合物容積之比。mmwii ppnnyiii VVii 121 nwww121 nyyy121 n 11 niiw11 niiy11 nii nRTpVRTnVpii nnpnRTpRTnVViiii iiy nMMnmmwiiii MMywiii VVmmwiiii iiiw VVVVVmmmVmiii 221121ii 2211)(221121nnimmmmVVVmVm )(12211nnwww niii1 niiiw11 由摩爾質(zhì)量的定義，混合物的摩爾質(zhì)量為：由摩爾質(zhì)量的定義，混合物的摩爾質(zhì)量為：)(12211n

9、nMwMwMwM 121122ninmmmn Mn Mn MmMnnn1122nnMy My My M即得：即得：由：由：又得：又得：121212nnnmmmmmMmMMMnnnn niiiMwM11 niiiMyM1MRRg )(2211nngMyMyMyRR gnngggRwRwRwR 2211混合物的折合氣體常數(shù)為：混合物的折合氣體常數(shù)為：即得：即得：和：和：以上二式還可寫為：以上二式還可寫為：)(2211nngMwMwMwRR )(12211gnngggRyRyRyR igiMRR nUUUU 21nnumumummu 2211nnuwuwuwu 2211)()(2121nnVVVpU

10、UUpVUH nHHHH 21nnhmhmhmmh 2211nnhwhwhwh 2211)(dddd22110nnVuwuwuwTTuc nVnVVVcwcwcwc, 02, 021 , 010 )(dddd22110nnphwhwhwTThc npnpppcwcwcwc,02,021 ,010 Tchpdd0 TcuVdd0 nnMCwMCwMCwMCnm,p0,2m,2p0,21m,1p0,1mp0, npnpppCyCyCyCm,0m,2,02m,1,01m,0 nVnVVVCyCyCyCm, 0m,2, 02m,1, 01m, 0 0m,0ppMcC npnpppcwcwcwc,02,021 ,010 MMywiii kgTRVpmg366111102998. 2)20273(8 .29610101020 kPaVTmRpg2001. 02938 .296102998. 23222 sffwzzgcchhq )()(21)(12212212sffwzzgcchhq )()(21)(12212212KkJppmRppRTTcmsggp/02328. 01 . 015. 0ln2871. 02 . 0lnlnln1212120 sffWvpgzcumvpgzcumdEQ )21()