空气的热力性质
空气潜热以及相变温度
空气潜热以及相变温度摘要：1.空气潜热的概念2.相变温度的概念3.空气潜热与相变温度的关系4.空气潜热和相变温度的应用正文：一、空气潜热的概念空气潜热是指单位质量的气体在等压条件下，温度发生变化时所吸收或释放的热量。
空气潜热通常用符号L 表示，单位是焦耳/（千克·开尔文）。
空气潜热是研究气体热力学性质的一个重要参数，它反映了气体在温度变化时的吸热或放热能力。
二、相变温度的概念相变温度是指物质从一个相态转变为另一个相态时的温度。
例如，水从液态变为气态时的温度称为水的相变温度，也就是100 摄氏度。
相变温度是物质的重要物理性质之一，它受到物质的种类、压力、化学环境等因素的影响。
三、空气潜热与相变温度的关系空气潜热和相变温度密切相关。
当空气温度发生变化时，如果空气的压力不变，那么空气的相态也会发生变化，从而产生相应的潜热。
例如，当空气温度升高到相变温度时，空气会从干燥状态变为湿润状态，这个过程中会吸收一定的热量。
相反，当空气温度降低到相变温度以下时，空气会从湿润状态变为干燥状态，这个过程中会释放一定的热量。
四、空气潜热和相变温度的应用空气潜热和相变温度在许多领域都有广泛的应用，例如气象学、空调制冷、农业生产等。
在气象学中，空气潜热和相变温度是预测气候变化的重要参数，它们可以帮助我们了解气温变化对大气水分循环的影响。
在空调制冷领域，空气潜热和相变温度是设计制冷系统的重要依据，它们可以帮助我们确定制冷剂的种类和规格。
在农业生产中，空气潜热和相变温度对作物的生长和发育具有重要影响，它们可以帮助我们确定作物的适宜种植区域和种植时间。
3-2 理想气体的热容,热力学能,焓和殇
t2
)](t2
t1 )
平均比热容：
c
|
t2 t1
a
b 2
(
t1
t
2
)
c
c a0 a1t a2t 2 a3t 3
c a bt
δq
c
|
t2 t1
0
t1 dt t2 t
4. 定值比热容 不考虑温度对比热容的影响，而将比热容看作定值。
原则： 气体分子运动论和能量按自由度均分
（Kinetic theory of gases and principle of equipartition of energy）
同温度下cp > cv ，why?
（2）比热容比
cp
cv
cp
1
Rg
cv
1
1
Rg
思考 题
cp，cv，cp-cv，cp/cv 与物质的种类是否有关，与状态是否有关。
利用比热容，如何求解热量
c q q
dT dt
q cdT cdt
q T2 cdT t2 cdt
T1
t1
3-2-3 利用理想气体的比热容计算热量
kJ /(m3 K)
C mc nCm V0CV
3. 影响热容的因素： （1）气体的性质； （2）气体的加热过程； （3）气体的温度。
3-2-2 比定容热容和比定压热容
（The specific heat capacities at constant volume and at constant pressure）
t2 t1
热量：
几何意 义
c
c a0 a1T a2T 2 a3T 3
q
c
第六章 湿空气
湿球温度是热湿交换达 到平衡后湿球温度计的 读数。
湿球温度等于或低于 干球温度 意义：
干湿球温度的差值反映了 空气相对湿度的大小
本节内容重点：
饱和湿空气与未饱和湿空气的关系 相对湿度 含湿量 露点温度
已知室内空气相对湿度为50%,温度为 20 °C，大气压为0.1013MPa, 求湿空气的露点温度、含湿量、密度、 比焓、和平均气体常数。
例题：已知湿空气的温度为30°C，其 中水蒸气的分压力为pv=2336.8Pa，确 定其相对湿度和含湿量。 (pb=0.1013MPa) 解：查表 当温度为30°C时，水蒸气的饱 和分压力为ps=4142.7Pa 相对湿度 =pv /ps =2336.8/4142.7=0.56=56%
d = 622*2336.8/(101300-2336.8)
饱和蒸汽
1)未饱和湿空气
T
ps pv
干空气 ＋ 过热水蒸气
pv < ps(T)
加入水蒸气，pv
s
2)饱和湿空气
干空气 ＋ 饱和水蒸气
T
ps
pv ＝ ps(T)
s
未饱和湿空气：干空气+过热水蒸气（pv） 饱和湿空气： 干空气+饱和水蒸气（ps）
通常情况下的空气处于未饱和湿空气状态，其 中水蒸气处于过热状态，具有一定的吸收水 蒸气的能力。 一定条件下，两种状态可以进行转化。
mV V d ma a
根据理想气体状态方程
paV ma RgaT
pV V mv RgV T
将
Rga 287 J / kg K RgV 461 .5 J / kg K
热力学第二章 理想气体性质
t2
t2
t1
(3)定值比热
CV ,m i R 2 C P ,m i 1 R 2
i 取值：单原子：3； 双原子： 5； 多原 子：7
一.比热力学能
d u=cvdt
1. cv const
理想气体、任何过程
u cv t
2. cv 为真实比热
3. cv 为平均比热
h是状态量,
h f (T , p )
h h dh ( ) p dT ( )T dp T p
h h q ( ) p dT [( )T v ]dp T p
定压状态下,dq=u，
由定义知：
h q p ( ) p dT T q p h Cp ( ) ( )v dT T
dT p2 s s2 s1 1 c p Rg ln T p1
2
s 1
2
2 dv dp cp 1 cv v p
s s2 s1 c p ln
T2 p Rg ln 2 T1 p1
v2 p2 s c p ln cv ln v1 p1
t2
1
u cv dt
T1
T2
u cv t (T2 T1 ) cv 0 t2 cv 0 t1
4. 查T-u表, 附表4 (零点规定: 0K, u=0, h=0 )
t2
t2
u u2 u1
二. 比焓
dh c p dT
利息气体、任何过程
1. c p const
1kg 工质温度
物理意义：表示在 p 一定时, 升高 1K ，焓的增加量 所以当作状态量 ；
说明： 1、对于cv、cp因为过程定容、定压,
热工基础-3-(3)-第三章 湿空气
露点温度越高，说 1
Td
明湿空气中水蒸汽 越多，pv 越大。湿度
1、绝对湿度
单位容积的湿空气中包含的水蒸汽 质量，也就是水蒸汽的密度。
pv 1 v vv Rg ,vT
在一定温度下：
湿空气中水蒸汽的分压力愈大，其绝对湿度 愈大； 水蒸汽的分压力不可能超过该温度下水蒸汽 的饱和压力。
pv ps
水蒸汽达到饱和时，湿空气具有该温度下最 大绝对湿度。 两种具有相同绝对湿度的空气，他们也具有 相同的“吸湿能力”吗？
2、相对湿度
湿空气的绝对湿度与同 温度下饱和空气的绝对湿 度的比值为相对湿度：
pv v , RvT ps s RvT
v s
v v pv s max ps
三、湿空气的焓 考虑到湿空气中水蒸汽的质量经常变化， 而干空气的质量是稳定的，所以湿空气的比 焓是相对于单位质量的干空气而言：
ma ha mv hv h ha dhv ma
经验近似公式（kJ/kg）：
h 1.005 t d (2501 1.86 t )
例题：房间的容积为50m3，室内空气温度为 30℃，相对湿度为60%，大气压力Pb = 0.1013 MPa，求：湿空气的露点温度td，含 湿量d、干空气的质量ma、水蒸气的质量mv 及湿空气的焓值H。 解：由饱和水蒸气表或附表15查得： t=30℃时， Ps = 4241 Pa，所以
以上是喷水绝热 加湿；若是喷蒸 汽加湿，此时蒸 汽带入的焓一般 不能忽略，过程 如图中1-2’
三、湿空气的冷却去湿过程
湿空气的冷却去 湿过程示意图
冷流体
1 22
热空气
冷空气
凝结水
1. 湿空气冷却去湿过程的热力学分析
空气比热容温度对照表
干空气的物理性质温度t/℃\x09密度ρ/kg·m-3比定压热容cp/kJ·kg-1·K-1\x09导热系数λ/10-2W·m-1·K-1\x09 粘度μ/10-5Pa·s\x09普兰德数Pr质量的物质，在温度升高时，所吸收的热量与该物质的质量和升高的温度乘积之比，称做这种物质的比热容(比热)，用符号c表示。
其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文或焦耳每千克每摄氏度。
J是指焦耳，K是指热力学温标，即令1千克的物质的温度上升（或下降）1开尔文所需的能量。
根据此定理，便可得出以下公式：Q为吸收（或放出）的热量；m 是物体的质量，ΔT是吸热（或放热）后温度的变化量，初中的教材里把ΔT写成Δt，其实这是不规范的（我们生活中常用℃作为温度的单位，很少用K，而且ΔT=Δt，因此中学阶段都用Δt，但国际或更高等的科学领域仍用ΔT）。
物质的比热容与所进行的过程有关。
在工程应用上常用的有定压比热容Cp、定容比热容Cv和饱和状态比热容三种。
定压比热容Cp：是单位质量的物质在压力不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。
定容比热容Cv：是单位质量的物质在容积（体积）不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的能量。
饱和状态比热容：是单位质量的物质在某饱和状态时，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。
比热容是指没有相变化和化学变化时，一定量均相物质温度升高1K所需的热量。
利用比热容的概念可以类推出表示1mol物质升高1K所需的热量的摩尔热容。
与比热相关的热量计算公式：Q=cmΔT 即Q吸（放）=cm(T初-T末）其中c为比热，m为质量，Q为能量热量。
吸热时为Q=cmΔT升（用实际升高温度减物体初温），放热时为Q=cmΔT降（用实际初温减降后温度）。
或者Q=cmΔT=cm(T末-T初），Q>0时为吸热，Q<0时为放热。
气象气候学-大气的热能和温度
1.海洋与陆地的热力性质有什么不同？吸收太阳辐射的能力不同透射太阳辐射的能力不同传递能量的方式不同比热不同水分蒸发耗热状况不同2.什么是气温的非绝热变化过程？有哪些具体形式？含义：气块与外界有热量交换的气温升降过程形式：辐射：大气与地面之间、空气团之间最重要的热交换方式平流：空气水平方向上传递热量的重要方式对流：对流层上下层空气热量交换的重要方式湍流：摩擦层热量交换的重要方式潜热交换：主要发生在对流层中下层传导：传热很少，仅在贴地层表现较为明显3.什么是气温的绝热变化过程？干绝热变化与湿绝热变化有什么不同？含义：气块与外界无热量交换的气温升降过程干绝热变化没有发生水相变化的过程，湿绝热变化有。
4.什么是干绝热直减率和湿绝热直减率？二者有什么不同？为什么？5.为什么湿绝热直减率随温度的升高和气压的减小而减小？6.为什么湿绝热线位于干绝热线的右边？（P41，图2.20）湿绝热直减率恒小于干绝热直率；初始温度相同的干湿气块上升到相同高度，湿空气块的温度就会高于干空气。
7.为什么干绝热线是直线，而湿绝热线为曲线？（P41，图2.20）干绝热直减率近于常数，而湿绝热直减率随水汽的增多而减小，越近地面空气中水汽含量越多，湿绝热线就越弯曲。
8.干（湿）绝热直减率在图中如何体现？（P41，图2.20）干（湿）绝热线上任一点处的绝热直减率等于该点切线与横轴交角的余切。
9.什么是大气层结和大气静力稳定度？大气稳定度有哪几种状态？大气层结：大气中温度、湿度随高度的分布状况。
大气静力稳定度：是指处于静力平衡状态的气块受任意方向扰动后，大气层结使其返回或远离原平衡位置的趋势和程度，主要用于判别大气层温度、湿度的垂直分布状况是否易于发生对流运动。
大气稳定度存在稳定、中性和不稳定三种状态。
大气稳定度是气块所在空气层的一种性质，由大气层结决定，而与气块是否存在无关，气块仅是用来判定层结是否稳定的一种测试方法。
10.如何判别大气层结的稳定度？某一气层是否稳定，取决于在其中运动的气块温度与周围空气的温度的对比：如运动气块温度比周围空气温度高，则气层不稳定；比周围空气温度低，则气层稳定；与周围空气温度相等，则气层处于中性平衡状态。
工程热力学习题解答
第一章 热力学基本概念1.1 华氏温标规定，在1atm 下纯水的冰点时32°F 。
汽点是212°F （°F 是华氏温标单位的符号）。
若用摄氏温度计与华氏温度计量同一物体，有人认为这两种温度计的读数不可能出现数值相同的情况，你认为对吗？为什么？解：华氏温度与摄氏温度的换算关系1000}t {3221232}t {C F --=--︒︒32}t {5932}t {100180}t {C C F +=+=︒︒︒ 所以，此观点是错误的。
从上式可知当摄氏温度为-40℃的时候，两种温度计的读数相同。
1.2 在环境压力为1atm 下采用压力表对直径为1m 的球形刚性容器内的气体压力进行测量，其读数为500mmHg ，求容器内绝对压力（以Pa 表示）和容器外表面的（以N 表示）。
解： 1atm=101325Pa ，500mmHg=500×133.3224Pa=66661.2Pa 容器内绝对压力 P=Pe+Pb=101325Pa+66661.2Pa=167986.2Pa 222057.1211416.344A m m d =⨯⨯==π 容器外表面的压力 N 6001027.110132557.12Pb A P A F ⨯=⨯==∆=1.3 容器中的表压力Pe=600mmHg ，气压计上的水银柱高为760mm ，求容器中绝对压力（以Pa 表示）。
如果容器中绝对压力不变，而气压计上水银柱高度为755mm ，求此时压力表上的读数（以Pa 表示）是多少？解： 容器中绝对压力 P=Pe+Pb=600mmHg ×133.3224Pa+760mmHg ×133.3224Pa=1.81×105Pa压力表上的读数 Pe=P-Pb=1.81×105Pa-755 mmHg ×133.3224Pa=8.03×104Pa1.4 用斜管压力计测量锅炉尾部烟道中的真空度（习题1.4图）管子的倾斜角α=30°，压力计中使用密度ρ=1.0×103kg/m 3的水，斜管中液柱长l =150mm 。
中国石油大学热工基础典型问题第三章 理想气体的性质与热力过程
工程热力学与传热学第三章 理想气体的性质与热力过程 典型问题分析一. 基本概念分析1 c p ，c v ，c p -c v ，c p /c v 与物质的种类是否有关，与状态是否有关。
2 分析此式各步的适用条件:3将满足下列要求的理想气体多变过程表示在p-v 图和T-s 图上。
（1） 工质又膨胀，又升温，又吸热的过程。
（2） 工质又膨胀，又降温，又放热的过程。
4 试分析多变指数在 1<n<k 范围内的膨胀过程特点。
二. 计算题分析理想气体状态方程式的应用 1某蒸汽锅炉燃煤需要的标准状况下，空气量为 q V =66000m 3/h ，若鼓风炉送入的热空气温度为t 1=250°C ，表压力 p g1=20.0kPa 。
当时当地的大气压力 p b =101.325kPa 。
求实际的送风量为多少？理想气体的比热容 2在燃气轮机动力装置的回热器中，将空气从150ºC 定压加热到350ºC ，试按下列比热容值计算对每公斤空气所加入的热量。
01 按真实比热容计算；02 按平均比热容表计算（附表2，3）； 03 按定值比热容计算；04 按空气的热力性质表计算（附表4）； 3已知某理想气体的比定容热容c v =a+bt ， 其中a ，b 为常数，试导出其热力学能，焓和熵变的计算式。
理想气体的热力过程 4一容积为 0.15m 3 的储气罐，内装氧气，其初始压力 p 1=0.55MPa ，温度 t 1=38ºC 。
若对氧气加热，其温度，压力都升高。
储气罐上装有压力控制阀，当压力超过 0.7MPa 时，阀门便自动打开，dTm c dHpV U d pV d dU pdV dU WdU Q P ==+=+=+=+=)()(δδ典 型 问 题放走部分氧气，即储气罐中维持的最大压力为 0.7MPa 。
问当罐中氧气温度为 285ºC 时，对罐中氧气共加入了多少热量？设氧气的比热容为定值。
空气内能与温度的关系(一)
空气内能与温度的关系(一)
空气内能与温度的关系
什么是空气内能？
空气内能是指一定质量的空气分子所具有的总能量，包括分子的
动能、势能以及分子间的相互作用能等。
它是描述空气分子运动和热
力学性质的一个重要参数。
温度与空气内能的关系
温度是描述物体内部分子热运动状态的物理量，是衡量物体热平
衡与否的一个重要指标。
与空气内能的关系可以通过下面几点来说明：
1.高温意味着高内能：温度的升高会导致空气分子热运
动速度的增加，相应地，空气内能也会增加。
这是因为温度与分
子热运动的速度成正比关系。
2.空气内能的变化与温度变化成正比：根据热力学理论，
空气内能的平均值与温度成正比关系，可以用下式表示： E =
kT其中，E为平均内能，k为玻尔兹曼常数，T为温度。
3.温度是空气内能的一种表征：温度是描述空气内能状
态的一个重要参数，通过测量温度可以了解到空气内能的大小和
分布情况。
结论
空气内能与温度之间存在着密切的关系。
温度的升高会导致空气内能的增加，温度的降低则会导致空气内能的减少。
温度可以作为衡量空气内能状态的一个重要指标，通过温度我们可以了解到空气内能的大小和分布情况。