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第三章 工质的热力性质 3.1 理想气体的热力性质

3.1.1 理想气体及其状态方程

1. 理想气体与实际气体

热机的工质通常采用气态物质：气体或蒸气。 气体：远离液态，不易液化。 蒸气：离液态较近，容易液化。

理想气体：一种经过科学抽象的假想气体。

理想气体的特征： （1） 理想气体分子的体积忽略不计； （2）理想气体分子之间无作用力 （3）理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。

理想气体在自然界并不存在，但常温下，压力不超过5 MPa，的O2、N2、H2、CO等实际气体及其混合物都可以近似为理想气体。另外，大气或燃气中少量的分压力很低的水蒸气也可作为理想气体处理。

2. 理想气体状态方程式

Pv=RgT

又称克拉贝龙方程式 。Rg为气体常数，单位为J/(kg·K)，其数值取决于气体的种类，与气体状态无关。

对质量为m 的理想气体，

pV=mRgT

物质的量：n ，单位： mol（摩尔）。

摩尔质量： M ，1 mol物质的质量，kg/mol。 物质的量与摩尔质量的关系：

n=

摩尔质量与气体的相对分子量之间的关系： 1 kmol物质的质量数值与气体的相对分子质量的数值相同。

=32.0010kg/mol =28.0210kg/mol

=28.9610kg/mol

摩尔体积： Vm ，1 mol物质的体积， m3/mol。 pVm=MRgT Vm=Mv

-3-3-3

令R=MRg , 则得

pVm=RT

R 称为摩尔气体常数。

根据阿佛伽德罗定律，同温、同压下任何气体的摩尔体积Vm都相等，所以任何气体的摩尔气体常数R都等于常数，并且与气体所处的具体状态无关。R=8.314 J/(mol·K)

气体常数Rg 与摩尔气体常数的关系：

Rg=

由式 pV=mRgT

M=nM , Rg=

可得物质的量为 n 的理想气体的状态方程式

pV=nRT

3.1.2 理想气体的比热容

1. 热容 定义：

物体温度升高1K（或1℃）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容。

C==

物体热容量的大小与物体的种类及其质量有关，此外还与过程有关，因为热量是过程量，如果物体初、终态相同而经历的过程不同，则吸入或放出的热量就不同。

（1）比热容（质量热容） ：

单位质量物质的热容，c ，J/(kg·K)。

c==

（2） 摩尔热容

1 mol物质的热容，Cm，J/(mol· K)。

Cm=Mc