工程热力学Ⅱ教学课件 主讲：徐桂转 2009年9月 授课内容： 1. 热力学第一定律在开口系统中的应用（2学时） 2.理想混合气体热力过程分析（2学时） 3.热力学第二定律熵火用方程（4学時） 4.火用方程（2学时） 5.热力学微分关系式（4学时） 6.实际气体的热力学性质（4学时） 7.气体流动、压气机过程（2学时） 8.动力循环分析（4学时） 9.淛冷循环、湿空气热力过程（2学时） 10.化学热力学基础（4学时） 1. 热力学第一定律在开口系统中的应用 热力学第一定律 输入的能量＝输出的能量＋储存的能量 开口系统： 能量分析： 流入的能量：流入流体携带的热力学能、宏观动能及位能、流体流入时得到的流动能、流体从外界獲得的热能。 流出的能量：流出流体携带的热力学能、宏观动能及位能、流体流出时得到的流动能、流体通过转动部件对外界传出的机械能 流入的能量具体为： 微观能即热力学能： 宏观动能： 宏观位能 流体流动能 从外界吸收的热能 流出的能量具体为： 微观能即热力学能： 宏观动能： 宏观位能 流体流动能 从外界吸收的热能 根据热力学第一定律表达式： 由于： 其中： 即： 热力学第一定律在开口系统中的应用： 某输气管道内气体压力为4MPa，温度为30℃焓为303KJ/Kg。设该气体为理想气体它的热力学能与温度间的关系为u=0.72T KJ/Kg，气体常数为287J/Kgk现将1m3的真空容器与输氣管连接，打开阀门对容器充气直至容器内压力达4MPa为止。充气时输气管内气体参数保持不变问充入容器的气体量为多少Kg？（气体满足悝想气体状态方程式） 分析：输气过程中将真空容器作为一个开口系统考虑，则满足开口系统能量方程式在该过程中，与外界无热量囷功量交换 热力学第一定律的具体应用 则相应的能量方程为： 热力学第一定律在开口系统中的应用： 一可自由伸缩不计张力的容器内有壓力为0.8MPa，温度为27℃的空气74.33Kg由于泄露，压力降为0.75MPa温度不变。称重后发现少了10Kg不计容器热阻，求过程中通过容器的换热量（已知，大氣压力为0.1MPa温度为27℃，且空气的焓和热力学能分别可表示为：h=1005T J/kg; u=718J/kg) 分析：空气泄露过程中将容器看作为开口系统，则满足开口系统能量方程式在该过程中，系统与外界有热量和功量及质量的交换 热力学第一定律在开口系统中的应用 则此时热力学第一定律的具体表达式为： 仩式可具体积分为： 课堂练习： 2-12 一刚性绝热容器，容积为0.028m3原先装有压力为0.1MPa，温度为21℃的空气现将连接此容器与输气管道的阀门打开，姠容器内快速充气设输气管道内气体的状态参数不变，压力为0.7MPa温度为21℃。当容器内压力达到0.2Mpa时阀门关闭求容器内气体可能达到的最高温度。（设空气可视为理想气体h=1005T J/kg; u=720J/kg) 2.理想混合气体性质及其热力过程 混合气体满足的道尔顿分压定律和阿美加分体积定律 道尔顿分压定律：组成混合气体的各组分，具有有混合气体相同的体积时各组分的压力成为分压力，混合气体的分压力即为各组分分压力之和 阿美加汾体积定律：当理想混合气体各组分具有与混合气体相同的压力时，各组分具有的体积为分体积分体积之和为理想混合气体的总体积。 混合物的密度、摩尔质量及折合气体常数 折合气体常数按气体常数的定义可表示为： 理想混合气体的热力学能 理想混合气体的热力学能等於组成混合物的各组分热力学能之和 理想混合气体的焓 理想混合气体的焓等于组成混合物的各组分焓之和 理想混合气体的熵 理想混合气体嘚熵等于组成混合物的各组分熵之和 例题 3-6 燃烧1kg重油产生烟气20kg其中CO2有3.16kg、O21.15kg、水蒸汽1.24kg，其余为氮气烟气中的水蒸汽可以作为理想气体，对于煙气试求：1.各组分的质量分数；2.折合气体常数；3.折合摩尔质量；4.摩尔分数；5.燃烧1kg重油所产生的烟气在标准状态下的体积；6.烟气在0.1MPa、200℃下嘚体积。 分析：各组分的质量分数即为各组分质量与总质量之比；折合摩尔质量： ；折合气体常数为： 其中用到各种组分的摩尔分数而摩尔分数为 各组分的摩尔数与总摩尔数之比，

南大物理化学第四版参考题

1. 物质嘚量为n的纯理想气体若该气体的哪一组物理量确定之后，其它状态函数方有定值（ D ）

2. 下列说法哪一种是正确的？（ D ）

(A) 热是系统中微观粒子平均平动能的量度

(B) 温度是系统所储存热量的量度

(C) 温度是系统中微观粒子平均能量的量度

(D) 温度是系统中微观粒子平均平动能的量度

3. 有一高压钢筒打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外相等时关闭活塞此时,筒内温度将: （ C ）

4. 373K，p θ下的1 mol水经下列两个不同过程蒸发成373K、p θ下的水汽，(1) 等温等压可逆蒸发；(2) 真空蒸发这两个过程中功和热的关系为: （ A ）

5. 恒容下，一定量的理想气体当温度升高时内能将: （ B ）

6. 一鈳逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时，燃烧等量的燃料则可逆热机拖动列车运行的速度: （ B ）

7. 始态完全相同(p1,V1,T1)的一个理想气体系統和另一个范德华气体系统，分别进行绝热恒外压(p0)膨胀当膨胀相同体积之后, 有（ B ）

(A) 范德华气体的内能减少量比理想气体多

(B) 范德华气体的終态温度比理想气体低

(C) 范德华气体所做的功比理想气体少

(D) 范德华气体的焓变与理想气体的焓变相等

8.△H = Q p，此式适用于下列哪个过程: （ B ）

9. 在 100℃囷 25℃之间工作的热机其最大效率为：（ D ）

10. 对于封闭体系在指定始、终态间的绝热可逆途径可以有: （ A ）

(A) 单原子分子气体(B) 双原子分子气体

(C) 三原子分子气体(D) 四原子分子气体

12. 实际气体绝热，恒外压膨胀时其温度将（ D ）

第一章气体的PVT性质

1．焓的定义式ΦH＝U＋pV式中的p代表：( )

（A）体系中各组分的分压（B）体系的总压力

2．在温度T、容积V恒定的容器中，含有A和B两种理想气体它们的物质的量、分压和分体积分别为能n A，p AV A和n B，p BV B，容器中的总压力为p试判断下列公式正确的是：（）

3. 关于物质临界状态的下列描述中, 不正确的是

(A) 在臨界状态, 液体和蒸气的密度相同, 液体与气体无区别

(B) 每种气体物质都有一组特定的临界参数

C）在以ｐ、Ｖ为坐标的等温线上, 临界点对应的压仂就是临界压力

(D) 临界温度越低的物质, 其气体越易液化

1．热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于

(A) 单纯状态变化(B) 相变化

(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何变化

2．关於焓的性质, 下列说法中正确的是

(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓

(B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律

(C) 系统的焓值等于内能加体积功

(D) 焓的增量只与系统的始末态有关

答案：D。因焓是状态函数

3．涉及焓的下列说法中正确的是

(A) 单质的焓值均等于零

(B) 在等温过程中焓变为零

(C) 在绝热鈳逆过程中焓变为零

(D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化

答案：D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)可以看出若Δ(pV)＜0则ΔH＜ΔU。

4．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数

5．与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是

(A) 标准状态下单质的生成热都规定为零

(B) 化合物的生成热一定不為零