实际气体状态方程的研究现状.doc

南京理工大学工程热力学课程论文题目: 实际气体状态方程的研究现状学院:能源与动力工程学院专业:建筑环境与能源应用工程学号:9**********学生姓名:高冀雄2014年12月实际气体状态方程的研究现状(高冀雄南京理工大学能源与动力工程学院9**********)摘要:气体状态方程是描述宏观气体p-v-t行为的解析式方程,在科学研究及工业生产方面发挥着重要的作用。本文通过对理想气体状态方程的分析推导,对实际气体状态方程的分析与各种气体状态方程的评价,以及通过卡诺循环对其进行进一步的阐释,研究了实际气体状态方程的研究现状。关键词:气体状态方程分析评价应用研究现状Abstract:Thegasstateequationisanalyticequationtodescribethep-V-Tbehaviorofmacrogas,,throughavarietyofderivationofequationofstateofidealgas,theanalysisandevaluationofvariousgasequationofstateequationofstateofrealgas,::gasequationofstateanalysisandevaluationoftheapplicationresearchstatus一、理想气体状态方程的分析理想气体状态方程,描述理想气体状态变化规律的方程。由克拉伯龙于将玻意耳定律和盖-吕萨克定律合并起来。特此澄清一点,部分国内教材将理想气体状态方程和克拉伯龙方程画等号,这是不正确的。尽管理想气体状态方程是由克拉伯龙提出的,但是克拉伯龙方程所描述的是相平衡的物理量。国际惯例,将理想气体状态方程称为StateEquationofIdealGas或者IdealGaslaw,而克拉伯龙方程ClapeyronEquation的同义词是Clausius-。其状态参量压强p、体积V和绝对温度T之间的函数关系其中,式中M和n分别是理想气体的摩尔质量和物质的量;R是气体常量。p为理想气体压强,单位Pa。V为气体体积,单位m3。n为气体的物质的量,单位mol,T为体系温度,单位K。对于混合理想气体,其压强p是各组成部分的分压强p1、p2、……之和,故:(p1+p2+……)V=(n1+n2+……)RT,式中n1、n2、……是各组成部分的物质的量。以上两式是理想气体和混合理想气体的状态方程,可由理想气体严格遵循的气体定律得出,也可根据理想气体的微观模型,由气体动理论导出。在压强为几个大气压以下时,各种实际气体近似遵循理想气体状态方程,压强越低,符合越好,在压强趋于零的极限下,严格遵循。R为比例系数,不同状况下数值有所不同,单位是J/(mol·K)。在摩尔表示的状态方程中,R为比例常数,对任意理想气体而言,R是一定的,±/(mol·K)。如果采用质量表示状态方程,pV=mrT,此时r是和气体种类有关系的,r=R/M,M为此气体的平均摩尔质量。用密度表示该关系:pM=ρRT(M为摩尔质量,ρ为密度)。理想气体状态方程是由研究低压下气体的行为导出的。但各气体在适用理想气体状态方程时多少有些偏差;压力越低,偏差越小,在极低压力下理想气体状态方程可较准确地描述气体的行为。极低的压强意味着分子之间的距离非常大,此时分子之间的相互作用非常小;又意味着分子本身所占的体积与此时气体所具有的非常大的体积相比可忽略不计,因而分子可近似被看作是没有体积的质点。于是从极低压力气体的行为触发,抽象提出理想气体的概念。理想气体在微观上具有分子之间无互相作用力和分子本身不占有体积的特征。二、.对实际气体状态方程的讨论在对实际气体状态方程进行讨论之前,有必要先分析实际气体的行为。实验证实:低密度的气体之P-V-T行为十分符合假设中的理想气体方程。但在较高密度上,气体的P-V-T的行为关系实质脱离理想气体状态方程。所以,对于实际气体而言,理想气体状态方程都为近似方程。在低密度时很好,高密度则不好。这样便产生了两个问题:其一,在什么密度范围内,理想气体状态方程维持精确?其二,如何定量判断在已知的P与T条件下,实际气体与理想气体行为的差异性?为解决此问题,pressibilityfactor):在此处键入公式。Z=D6Dd6666