实际气体的热力性质

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③汽化：指物质由液态转变为气态的过程
汽化过程包括蒸发和沸腾两种现象：
蒸发——特指发生在液体表面上的汽化过程，可在任 何温度下发生
沸腾——在液体内部发生并产生大量气泡的汽化过程。 沸腾过程只在沸点下才会发生
一定压力对应一定的沸点 ④凝结：指物质由气态转变为液态的过程，也称液化
⑤汽化潜热：汽化过程中1 kg液态物质（饱和液）完全 汽化所需的热量
温-定压的过程段，过程曲线在该
处(c)出现一拐点
P1
超 过 304.19K 后 ， 再 不 可 能
把 CO2 气 体 压 缩 成 液 体 。 气 体 将一直保持为气态，其定温压
缩线随温度升高愈来愈接近于
等腰双曲线（表现出理想气体
特性）
1L c
1' v'1
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Tc T2
1" T1 1
v"1
v
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未饱和液体
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临界参数是物质的重要特性： ·临界状态下物质的汽、液两相没有区别(v=v)，相 界面消失； ·在超临界压力的情况下，原则上液体被加热到临界 温度时立刻全部汽化 ·不存在温度超过Tc而能处于稳定态的液体；
液体的温度不可能超过临界温度Tc
按饱和温度与饱和压力相对应，且随压力升高而增大 的关系
·理想气体遵循迈耶公式 cp – cv = Rg，且有
cv
Rg k 1
k cP k 1 Rg
·理想气体有下列熵变表达式：
ds
cP
dv v
cv
dP P
ds
cP
dT T
Rg
dP P
ds cv
dT T
Rg
dv v
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已得出的对理想气体和实际气体均适用的一些结论: ·热力学第一定律 q u w ； q h wt
dQ
dECV
n
[(h
j1
1 2
c2
gz)dm]out, j
m
[(h
i 1
1 2
c2
gz)dm]in,i
dWshaft
q
(h2
h1 )
1 2
(c22
c12 )
g(z2
z1 )
wshaft
·定容比热容和定压比热容的定义
u
cv
( T
)v
；cP
(
h T
)
P
·焓的定义式 h u Pv
·可逆定容过程
v
湿蒸汽：饱和汽与饱和液的机械混合物（平衡共存）
饱和液体：一定压力下温度等于对应饱和温度的液体
1——纯饱和蒸汽； 1——纯饱和液体
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继 续 对 CO2 液 体 进 行 定 温 压 缩 ， P 结果压力急剧升高，不再保持与
温度对应的关系，比体积减少极
小——液体近似为不可压缩
P2
提高温度至T2（2），重复上述
压缩过程
P1
1L 2'
1'
需压缩到对应较高的压力P2 较小的比体积v2(2) 时气体才开始液化 v'1 v'2
§6.1 实际气体与理想气体的热力性质区别
理想气体为永久气体，不存在气-液相变的问题
理想气体有较为简单的状态方程和热力性质:
·理想气体遵循状态方程Pv = RgT； ·理想气体的热力学能、焓和比热容都仅为温度的函数
u f (T )
h f (T )
u cvT du
cv dT
h cpT
cP
dh dT
qv
cv T
u；
wv
0
；
(
T s
)
v
T cv
·可逆定压过程 qp cpT h ； ·绝热过程 w Δu ； wt Δh
wt
0
；
T ( s )p
T cp
（无论可逆与否）
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§6.2 汽-液相变的若干概念
①纯物质系统：化学成分均匀一致的物质系统
②相：物质内部性质均匀一致的某种聚集体 相与相之间存在着相界面，界面两边的物质的物理性
CO2气体在T1下定温压缩至 对
应的压力P1(1，v1)时开始液化 继续定温压缩只是液体增多， P1
1'
不再升压，过程既定温又定压
1" T1 1
最终CO2完全压缩成为液体（1 ）
v'1
v"1
v
液化的整个过程中，除起始状态为气态，终了时为液
态外，系统内一直处于气-液两相平衡状态——饱和状态，
液相的质量份额从0逐渐增大到1，汽相则从1降到0
质或化学性质各不相同
就同一物质而言，不同集态将形成不同的相 纯物质的汽、液、固三相在一定条件下可以平衡共存， 也可以在外界的作用下相互转化
通常物质发生相变时体积要发生变化；伴有相变潜热。 相变时的体积变化和相变潜热的大小与发生相变时的具 体条件有关。
对同一物质，压力一定，相变潜热一定
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联结液化开始和结束的各点， 成为上界限线和下界限线，交 P 汇于点c
点c称为临界点
原则上认为：
T=Tc情况下，气体一旦压缩 到临界点c立即全部液化
P1
T >Tc情况下， 气体不可能压缩成液体
1L c
Tc 上界限线
T2
1'
1"
下界限线
T1
1
v'1
v"1
v
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实际气体在P-v图上显现出来的 P-v-T关系，可用“1点、2线、 3区、5态”一语作普遍概括：
物质的汽化潜热随压力增大而减少
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⑥饱和现象：系统中液化和汽化过程达到动态 平衡，汽、液两相平衡共存，各自质量不变
液化
沸腾时，系统中汽、液两相随时
都是能够平衡共存的，即系统时刻
汽化
处于饱和状态
沸点即饱和温度
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§6.3 气-液相变过程
P
CO2 定 温 压 缩 —— 安 德 鲁 实 验 说明了物质气-液相变过程的特点
液化完成时的比体积v2(2)则较大
液体的压缩与前述过程一样
2" T2 1" 2
T1 1
v"2 v"1
v
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CO2气体若在304.19K下定温压 P 缩 ， 过 程 进 行 到 Pc=7.382 MPa ， Pc vc=0.00213675m3/kg 时 将 发 生 从 气 体到液体的连续过渡，不再出现定
P
1L
Tc
c
未饱和液
过热汽
1点：临界点c；
上界限线
2线：饱和汽线（上界限线）、 饱和液线（下界限线）
湿蒸汽 1’
3区：过热汽区（临界等温线 下界限线
上段与上界限线以右区域）、
v’1
湿蒸汽区（上、下界限线之间的钟罩型区域）、
1” T1 1
v”1
v
未饱和液区（临界等温线上段与下界限线以左区域）
5态：过热蒸汽、（干）饱和蒸汽、湿蒸汽、饱和液体、
实际气体气-液相变时所经历的5种状态可定义如下：
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过热蒸汽：一定压力下温度高 于对应饱和温度的蒸汽；
或说，一定温度下压力低于对 应的饱和蒸汽压的气体
饱和蒸汽：一定压力下温度等 于对应饱和温度的蒸汽
P 1L
未饱和液
1’ 下界限线
Tc
c
过热汽
上界限线
湿蒸汽
1” T1 1
v’1
v”1