水的热力学性质介绍

物质常用状态参数：温度、压力、比体积（密度）、内能、焓、熵。（只需知道其中两参数）比容和比体积概念完全相同。建议合并。单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号"V"

表示。其数值是密度的倒数。

比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。比热容与物质的状态和物质的种类有关。

三相点是指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa 出现；而汞的三相点在?38.8344℃及0.2MPa出现。

临界点：随着压力的增高，饱和水线与干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到某一数值时，二线相交即为临界点。临界点的各状态参数称为临界参数，对水蒸汽来说：其临界压力为22.11999035MPa，临界温度为：374.15℃，临界比容0.003147m3/kg。

超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。由于它兼有气体和液体的双重特性，即密度接近液体，粘度又与气体相似，扩散系数为液体的10~100倍，因而具有很强的溶解能力和良好的流动、输运性质。

当一事物到达相变前一刻时我们称它临界了,而临界时的值则称为临界点。

临界点状态：饱和水或饱和蒸汽或湿蒸汽

在临界点，增加压强变为超临界状态；增加温度变为过热蒸汽状态。

为什么在高压下，低温水也处于超临界？（如23MP，200℃下水状态为超临界？）应该是软件编写错误。

超临界技术：

通常情况下，水以蒸汽、液态和冰三种常见的状态存在，且是极性溶剂，可以溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。液态水的密度几乎不随压力升高而改变。但是如果将水的温度和压力升高到临界点

（Tc=374.3℃，Pc=22.1MPa）以上，水的性质发生了极大变化，其密度、介电常数、黏度、扩散系数、热导率和溶解性等都不同于普通水。水的存在状态如图:

水的临界压力是:22.115MPa,临界温度是374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点.

例如，水在一个大气压和温度低于饱和温度100°C为不饱和。水在10个大气压下饱和温度为180°C，所以水在10个大气压和180°C以下为不饱和。

饱和水曲线显示水在饱和温度状态下，描述的只是饱和状态下水的性质。

湿蒸汽区域（也称为两相区域）描述在湿蒸汽条件下所有的值。它的分界线是在饱和水和饱和蒸汽。

在任何湿蒸汽区域增加热量都能使蒸汽变干，但是湿蒸汽一般在同样的温度。湿蒸汽变干躁，它就靠近饱和蒸汽曲线。

干饱和蒸汽曲线显示在饱和温度状态下，描述的只是干饱和状态下蒸汽的性质。

过热蒸汽区域描述蒸汽在温度高于饱和蒸汽温度的状态。保持压力不变，加热饱和蒸汽，它的温度会上升，就产生过热蒸汽。

将饱和水继续加热，使其全部汽化成压力为p，温度为ts的干饱和蒸汽，汽化过程加入的热量称为汽化潜热。

100℃，1bar条件下，水的汽化潜热为539Kcal/kg.℃

水的临界点是温度374．3℃、压力22．05MPa，如果将水的温度、压力升高到临界点以上，即为超临界水，其密度、粘度、电导率、介电常数等基本性能均与普通水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质。因此，超临界水能与非极性物质(如烃类)和其他有机物完全互溶，而无机物特别是盐类，在超临界水中的电离常数和溶解度却很低。同时，超临界水可以和空气、氧气、氮气和二氧化碳等气体完全互溶。

水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。

水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量离解为氢和氧，但水在通电的条件下会离解为氢气和水。具有很大的内聚力和表面张力，除汞以外，水的表面张力最大，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水有极微弱的导电能力，普通的水含有少量电解质而有导电能力。

1.水是无色、无臭、无味液体，在浅薄时是清澈透明，深厚时呈蓝绿色

3.水在4℃(精确值为3.98℃)时的体积最小、密度最大，D = 1g/mL

(1)三相点：在真空容器中，纯质的液相、固相、气相以平衡状态同时存在的温度与压力称之。

(2)临界点（critical point）之温度为临界温度，压力为临界压力。

1. 临界温度：加压力使气体液化之最高温度称为临界温度。如水之临界温度为374℃，若温度高於374℃，则不可能加压使水蒸气液化

2. 临界压力：在临界温度时，加压力使气体液化的最小压力称之。临界压力等於该液体在临界温度之饱和蒸气压。

2.水分子中氢与氧都有同位素存在

(1)氢的同位素有三种

氢(或H)：占天然存在的氢之99.98％

氘[dāo] (或D)：占天然存在的氢之0.04％

氚[chuān] (或T)：具有放射性

氧化氘俗称重水(heavy water)，广用於核子反应器，作为中子的减速器

1、水的形态、冰点、沸点：

纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。水在1个大气压时（105Pa），温度在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水呈液态），100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。

2、水的比热：

把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.2x103[焦/克.℃)]。

3、水的汽化热：

在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的气态水（水蒸气）所需的热量，叫做水的汽化热。（水从液态转变为气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行）4、冰（固态水）的溶解热：

单位质量的冰在熔点时（0℃）完全溶解为同温度的水所需的热量，叫做冰的溶解热。

5、水的密度：

在一个大气压下（105Pa），温度为4℃时，水的密度为最大（1g/cm3），当温度低于或高于4℃时，其密度均小于1g/cm3。

6、水的压强：

水对容器底部和侧壁都有压强（单位面积上受的压力叫做压强）。水内部向各个方向都有压强；在同一深度，水向各个方向的压强相等；深度增加，水压强增大；水的密度增大，水压强也增大。

7、水的浮力：

水对物体向上和向下的压力差就是水对物体的浮力。浮力总是竖直向上的。8、水的硬度：

水的硬度是指水中含有的钙、镁、锰离子的数量（一般以碳酸钙来计算）。

硬度单位：mg/L（毫克/升），mmol/L(毫克当量/升)，PPM（个/百万），GPG （格令/加仑）

9、pH值：

pH值是指水的酸碱度，表示水中H+和OH-的含量比例（范围为0-14）。

人体对pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的pH值为6.8，血液和细胞水的pH值为7.2-7.3。

10、固体溶解物含量（TDS）：

TDS是指水中溶解的所有固体物的含量，单位为mg/L或PPM。TDS越低，表示水越纯净。

11、电导率（CND）：

水的电导率（CND）是指通过水的电流除以水两边的电压差，表示水溶液传导电流的能力，其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水中矿物质的总量。

12、范德华引力：

对一个水分子来说，它的正电荷中心偏在两个氢原子的一方，而负电荷中心偏在

氧原子一方，从而构成极性分子。当水分子相互接近时，异极间的引力大于距离较远的同极间的斥力，这种分子间的相互吸引的静电力称为范德华引力。

13、水的表面张力：

水的表面存在着一种力，使水的表面有收缩的趋势，这种水表面的力叫做表面张力。

天然水有哪些特性

水在常温下呈液态存在，具有一般液体的共性。与其它液体相比，又有许多独特的性质。

(1)水在0~4℃范围内不是热胀冷缩，而提冷胀热缩，即温度升高，体积缩小，密度增大。

(2)在所有的液体中，水的比热容最大，为4.18焦耳/克度。因此水可作为优质的热交换介质，用于冷却、储热、传热等方面。

(3)常温下（0~100℃），水可以出现固、液、气三相变化，帮利用水的相热转换能量是很方便的。

(4)在液体中，除了汞（Hg）以外，水的表面能最大。

(5)水溶解及反应能力极强。许多物质不但在水中有很大的溶解度，而且有最大的电离度。

(6)水的导电性能是随着水中含盐量的增加而增大。

第五章工质的性质及水循环

一、水的性质

1、水的三种状态

随着温度的不同，水会呈现液态、气态、和固态、三种状态。它们之间能够互相转化，锅炉中的水是通过加热沸腾蒸发而成为蒸汽的。

2、水的常温特性

水在一个大气压下, 温度为4℃时体积最小，密度最大，超过或低于4℃时，密度减小，其体积均要膨胀。所以在冬季停用的锅炉和管道内不要存水以防止结冰后体积膨胀，冻坏设备。

3、水的不可压缩性

水的可压缩性很小，受到压力时以相等大小的压力向各个方向均匀传递。对锅炉及其他受压容器作水压试验，就是利用这一原理，以检查各个部分的强度和严密性。

4、水的传递性

在水的内部，向任何方向都有压力，在同一高度，对各个方向的压力都相等，距水平面高度增加，压力也增加。

5、水的平衡性

水在连通器(几个容器底部互相连通的容器)内，当水面上的压力相等时，各处的水面始终保持在同一平面上。锅炉上的水位表就是根据这个原理设置的，即水位表内的水面与锅筒中的水面是一致的。通过观察水位表，就能知道锅炉内水位的高低。

6、水的比热容特性

水的比热容为4.187kJ/(kg*℃),即每千克的水温度每升高1℃时，所吸收的热量。水的比热容较其它液体大，在相同情况下所吸收的热量比其它液体多。加上水来源方便，所以通常利用水作为冷却或吸热的介质。

二、水蒸汽的性质

1、饱和状态

在水的汽化和水蒸气的凝结过程中，单位时间内逸出液面与回到液面的分子数目相等而汽液两相平衡共存时的这种状态称为饱和状态。饱和状态下的蒸汽及水的压力和温度称为饱和压力和饱和温度，对于一定的饱和压力有着唯一对应的饱和温度。

处于饱和状态下的水和蒸汽，分别称为饱和水和饱和蒸汽。饱和水与饱和蒸汽的混合物称为汽水混合物，若汽水混合物中以蒸汽为主，而水占的比例较小时，则称为湿饱和蒸汽。不含水的纯饱和蒸汽称为干饱和蒸汽。

在汽水混合物中，蒸汽所占的质量份额叫做“干度”，用符号X表示。干饱和蒸汽的干度为1，饱和水的干度为0，湿饱和蒸汽的干度在0与1之间。当蒸汽的温度高于与其压力所对应的饱和温度时，称为过热蒸汽，过热蒸汽的温度与饱和温度之差称为蒸汽的“过热度”。

当水的温度低于与其压力所对应的饱和温度时，这种水称为欠热水。饱和温度与欠热水的温度之差称为水的“欠热度”。

2、汽化过程

定压过程

水在锅炉中被加热而汽化的过程可以近似地视为在定压下进行的，因为水、

汽通过锅炉所发生的压力降低与其绝对压力相比是很小的。

定压下水的加热和汽化分为三个阶段：

①水的预热：将欠热水进行加热，使之达到饱和温度成为饱和水。1kg欠热水变为饱和水所需吸收的热量称为其“欠热”。

②水的汽化：继续加热饱和水，就开始产生蒸汽，成为汽水混合物（湿饱和

蒸汽），汽化是在饱和压力和饱和温度下进行的，定压、同时也是定温过程。随着汽化的进行，汽水混合物的干度逐渐增大，最终变为干饱和蒸汽而结束汽化阶段。1kg饱和水变成干饱和蒸汽所需吸收的热量称为水的“汽化潜热”，用符号Y表示，单位为kJ/kg。

③蒸汽的过热：继续加热干饱和蒸汽，可使其温度升高，成为过热蒸汽。1kg 干饱和蒸汽加热到某个过热温度所需吸收的热量称为过热热量。

3、临界参数

水的临界参数：水的饱和压力与饱和温度是单值函数关系，压力增高，与之相对应的饱和温度也升高。不同饱和压力下的汽化潜热也是不同的，随着压力的增高，汽化潜热逐渐减少。当压力达到22.12MPa，即临界压力时，汽化潜热为零，水的汽化阶段缩为一点，此时的温度374.15℃,则称为临界温度。在临界压力以上，水和汽的热力差别消失。

4、水蒸汽性质表（在工作中会经常用到，要会查，现有电子版表，较方便）。

注意：湿和干饱和蒸汽的区别，蒸汽里面含有水，称为湿，不含水称为干，既用气的含量x 表示时，则饱和水x=0；湿饱和蒸汽x=0~1之间，干饱和蒸汽x=1.

欠热水：

饱和水：

湿饱和蒸汽：

干饱和蒸汽：

过热蒸汽：

蒸汽是比较特殊的介质，一般情况下所说的蒸汽是指过热蒸汽。过热蒸汽是常见的动力能源，常用来带动汽轮机旋转，进而带动发电机或离心式压缩机工作。过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温获得。其中绝不含液滴或液雾，属于实际气体。过热蒸汽的温度与压力参数是两个独立参数，其密度应由这两个参数决定。

第二章均匀物质的热力学性质教案

热力学与统计物理课程教案 第二章均匀物质的热力学性质

2.1 内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 1、全微分形式、、、G F H U 在第一章我们根据热力学的基本规律引出了三个基本的热力学函数，物态方程、内能和熵，并导出了热力学基本方程：PdV TdS dU -=①。即U 作为V S 、函数的全微分表达式。 焓的定义：PV U H +=，可得：VdP TdS dH += ②，即H 作为P S 、函数的全微分表达式。 自由能：TS U F -=，求微分并代入①式可得：PdV SdT dF --= ③ 吉布斯函数：PdV TS U G +-=，求微分并代入①可得：VdP SdT dG +-=④ 2、麦氏关系的推导 U 作为V S 、的函数：()V S U U ,=，其全微分为：dV V U dS S U dU S V ??? ????+??? ????= 与(1)式比较，得：V S U T ??? ????=，S V U P ??? ????-=， 求二次偏导数并交换次序，得：V S S P V T V S U ??? ????-=??? ????=???2⑤， 类似地，由焓的全微分表达式②可得： P S H T ??? ????=，S P H V ??? ????=，P S S V P T P S H ??? ????=??? ????=???2⑥， 由自由能的全微分表达式可得： V T F S ??? ????=-，T V F P ??? ????=-，V T T P V S V T F ??? ????=??? ????=???2⑦ 由吉布斯函数的全微分表达式可得： P T G S ??? ????=-，T P G V ??? ????=，P T T V P S P T G ??? ????-=??? ????=???2⑧。 ⑤-⑧四式给出了V P T S ,,,这四个量的偏导数之间的关系。 2.2 麦氏关系的简单应用

未饱和水与过热水蒸气热力性质表

未饱和水与过热水蒸气热力性质表 红字以上的为未饱和水，红字一下的为过热蒸汽 / ℃ 0 0.001002 -0.05 -0.0002 0.0010002 -0.05 -0.0002 10 130.598 2519.0 8.9938 0.0010003 42.01 0.1510 20 135.226 2537.7 9.0588 0.0010018 83.87 0.2963 40 144.475 2575.2 9.1823 28.854 2574.0 8.43466 60 153.717 2612.7 9.2984 30.712 2611.8 8.5537 80 162.956 2650.3 9.4080 32.566 2649.7 8.6639 100 172.192 2688.0 9.5120 34.418 2687.5 8.7682 120 181.426 2725.9 9.6109 36.269 2725.5 8.8674 140 190.660 2764.0 9.7054 38.118 2763.7 8.9620 160 199.893 2802.3 9.7959 39.967 2802.0 9.0526 180 209.126 2840.7 9.8827 41.815 2840.5 9.1396

200 218.358 2879.4 9.9662 43.662 2879.2 9.2232 220 227.590 2918.3 10.0468 .45.510 2918.2 9.3038 240 236.821 2957.5 10.1246 47.357 2957.3 9.3816 260 246.053 2996.8 10.1998 49.204 2996.7 9.4569 280 255.284 3036.4 10.2727 51.051 3036.3 9.5298 300 264.515 3076.2 10.3434 52.898 3076.1 9.6005 350 287.592 3176.8 10.5117 57.514 3176.7 9.7688 400 310.669 3278.9 10.6692 62.131 3278.8 9.9264 450 333.746 3382.4 10.8176 66.747 3382.4 10.0747 500 356.823 3487.5 10.9581 71.362 3487.5 10.2153 550 379.900 3594.4 11.0921 75.978 3594.4 10.3493 600 402.976 3703.4 11.2206 80.594 3703.4 10.4778 / ℃ 0 0.0010002 -0.04 -0.0002 0.0010002 0.05 -0.0002

第三章流体的热力学性质习题

第三章 流体的热力学性质 一、选择题(共7小题，7分) 1、(1分)对理想气体有（ ）。 )/.(??T P H B 0)/.(=??T P H C 0)/.(=??P T H D 2、(1分)对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（ ）。 A ． dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ． dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp 3、(1分)对1mol 符合)/(b V RT P -=状态方程的气体，T P S )(??应是（ ） A.R/V ； B.R ； C. -R/P ； D.R/T 。 4、(1分)对1molVan der Waals 气体，有 。 A. (?S/?V)T =R/(v-b) B. (?S/?V)T =-R/(v-b) C. (?S/?V)T =R/(v+b) D. (?S/?V)T =P/(b-v) 5、(1分)对理想气体有 A. (?H/?P)T <0 B. (?H/?P)T >0 C. (?H/?P)T =0 6、(1分)对1mol 理想气体 T V S )(??等于__________ A R V - B V R C R p D R p - 二、填空题(共3小题，3分) 1、(1分)常用的 8个热力学变量 P 、V 、T 、S 、h 、U 、A 、G 可求出一阶偏导数336个，其中独立的偏导数共112个，但只有6个可通过实验直接测定，因此需要用 将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来。 2、(1分)麦克斯韦关系式的主要作用是 。 3、(1分)纯物质T-S 图的拱形曲线下部称 区。 三、名词解释(共2小题，8分) 1、(5分)剩余性质： 2、(3分)广度性质 四、简答题(共1小题，5分) 1、(5分)简述剩余性质的定义和作用。（5分） 五、计算题(共1小题，12分) 1、(12分)（12分）在T-S 图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和箭头方向），并说明过程特点：如ΔG=0 （1）饱和液体节流膨胀；（3分） （2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；（3分） （3）从临界点开始的等温压缩；（3分） （4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。（3分）

材料热力学试三：各种热力学性质的计算

材料热力学试三：各种热力学性质的计算

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新型材料设计及其热力学与动力学 The excess Gibbs energies of bcc solid solution of (Fe,Cr) and fcc solid solution of (Fe,Cr) is represented by the following expressions: G ex(bcc)/J＝x Cr x Fe (25104－11.7152T); G ex(fcc)/J＝x Cr x Fe (13108－31.823T＋2.748T log e T) For the bcc phase, please do the following calculations using one calculator. (a) Calculate the partial Gibbs energy expressions for Fe and Cr (b) Plot the integral and partial Gibbs energies as a function of composition at 873 K (c) Plot the activities (a Cr and a Fe) as a function of composition at 873K (d) What are the Henry’s law constants for Fe and Cr? For the fcc phase, please do the calculations (a) to (b) by using your own code 翻译： BCC（Fe，Cr）固溶体的过剩吉布斯自由能和fcc固溶体（Fe，Cr）的吉布斯自由能表达式如下： G ex(bcc)/J＝x Cr x Fe (25104－11.7152T); G ex(fcc)/J＝x Cr x Fe (13108－31.823T＋2.748T ln T) G ex/J 对于体心立方相，请使用计算器做下面的计算。 （a）计算Fe和Cr的局部吉布斯能量表达式； （b）画出873K时局部吉布斯自由能和整体吉布斯自由能的复合函数图。 （c）画出873K时Fe和Cr反应的活度图。 （d）F e和Cr亨利定律常数是什么？ 对于fcc,请用你自己的符号计算a和b。

材料热力学练习三：各种热力学性质的计算

新型材料设计及其热力学与动力学 The excess Gibbs energies of bcc solid solution of (Fe,Cr) and fcc solid solution of (Fe,Cr) is represented by the following expressions: G ex(bcc)/J＝x Cr x Fe (25104－11.7152T); G ex(fcc)/J＝x Cr x Fe (13108－31.823T＋2.748T log e T) For the bcc phase, please do the following calculations using one calculator. (a) Calculate the partial Gibbs energy expressions for Fe and Cr (b) Plot the integral and partial Gibbs energies as a function of composition at 873 K (c) Plot the activities (a Cr and a Fe) as a function of composition at 873K (d) What are the Henry’s law constants for Fe and Cr? For the fcc phase, please do the calculations (a) to (b) by using your own code 翻译： BCC（Fe，Cr）固溶体的过剩吉布斯自由能和fcc固溶体（Fe，Cr）的吉布斯自由能表达式如下： G ex(bcc)/J＝x Cr x Fe (25104－11.7152T); G ex(fcc)/J＝x Cr x Fe (13108－31.823T＋2.748T ln T) G ex/J 对于体心立方相，请使用计算器做下面的计算。 （a）计算Fe和Cr的局部吉布斯能量表达式； （b）画出873K时局部吉布斯自由能和整体吉布斯自由能的复合函数图。 （c）画出873K时Fe和Cr反应的活度图。 （d）F e和Cr亨利定律常数是什么？ 对于fcc,请用你自己的符号计算a和b。

水的热力学性质介绍

物质常用状态参数：温度、压力、比体积（密度）、内能、焓、熵。（只需知道其中两参数）比容和比体积概念完全相同。建议合并。单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号"V" 表示。其数值是密度的倒数。 比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。比热容与物质的状态和物质的种类有关。 三相点是指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa 出现；而汞的三相点在?38.8344℃及0.2MPa出现。 临界点：随着压力的增高，饱和水线与干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到某一数值时，二线相交即为临界点。临界点的各状态参数称为临界参数，对水蒸汽来说：其临界压力为22.11999035MPa，临界温度为：374.15℃，临界比容0.003147m3/kg。 超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。由于它兼有气体和液体的双重特性，即密度接近液体，粘度又与气体相似，扩散系数为液体的10~100倍，因而具有很强的溶解能力和良好的流动、输运性质。 当一事物到达相变前一刻时我们称它临界了,而临界时的值则称为临界点。 临界点状态：饱和水或饱和蒸汽或湿蒸汽 在临界点，增加压强变为超临界状态；增加温度变为过热蒸汽状态。 为什么在高压下，低温水也处于超临界？（如23MP，200℃下水状态为超临界？）应该是软件编写错误。 超临界技术： 通常情况下，水以蒸汽、液态和冰三种常见的状态存在，且是极性溶剂，可以溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。液态水的密度几乎不随压力升高而改变。但是如果将水的温度和压力升高到临界点 （Tc=374.3℃，Pc=22.1MPa）以上，水的性质发生了极大变化，其密度、介电常数、黏度、扩散系数、热导率和溶解性等都不同于普通水。水的存在状态如图:

习题流体混合物的热力学性质

第六章 流体混合物的热力学性质 6－1实验室需要配制1500cm 3 的防冻液，它含30％（mol%）的甲醇（1）和70％的H 2O （2）。试求需要多少体积的25℃时的甲醇和水混合。已知甲醇和水在25℃、30％（mol%）的甲醇的偏摩尔体积： 131632.38-?=mol cm V ， 132765.17-?=mol cm V 25℃下纯物质的体积：1 3 1727.40-?=mol cm V ， 1 32068.18-?=mol cm V 解：混合物的摩尔体积与偏摩尔体积间关系： 132211025.24765.177.0632.383.0-?=?+?=+==∑mol cm V x V x V x V i i 需防冻液物质的量：mol V V n t 435.62025 .241500 === 需要甲醇物质的量：mol n 730.18435.623.01=?= 需要水物质的量： mol n 705.43435.627.02=?= 需要甲醇的体积： 3 183.762727.4073.18cm V =?= 需要水的体积： 3183.762727.4073.18cm V =?= 6－2 某二元液体混合物在固定T 和p 下的焓可用下式表示： )2040(600400212121x x x x x x H +++= 式中H 的单位为Jmol-1。试确定在该温度和压力下： （1） 用x 1表示的1H 和2H ； （2） 纯组分焓H 1和H 2的数值； （3） 无限稀释下液体的偏摩尔焓∞ 1H 和∞ 2H 的数值。 解：（1）)2040(600400212121x x x x x x H +++= )]1(2040)[1()1(600400111111x x x x x x -+-+-+= 21311211120202020600600400x x x x x x --++-+= 31201180600x x --= 322)1(20180420x x --+=

水蒸汽热力性质表

附表16 饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按温度排列) 温 度℃压力比体积比焓汽化潜比熵 液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽 0.000.00061120.00100022206.154 -0.052500.512500.6 -0.009.1544 0.01 0.0006117 0.00100021 206.0120.002500.532500.50.0009.1541 1 0.0006571 0.00100018192.464 4.18 2502.352498. 2 0.0159.1278 2 0.0007059 0.00100013179.787 8.392504.192495.8 0.0309.1014 3 0.0007580 0.00VTOO09168.041 12.612506.032493. 4 0.0459.0752 4 0.00081350.00100008 157.151 16.822507.872491.1 0.0619.0493 5 0.0008725 0.00100008 147.048 21.022509.71 2488.7 0.0769.0236 6 0.0009352 0.00100010 137.670 25.222511.552486.3 0.0918.9982 7 0.0010019 0.00100014128.961 29.422513.392484.0 0.1063 8.9730 8 0.0010728 0-00100019120.868 33.622515.232481.60.12138.9480 9 0.0011480 0.00100026 113.34237.812517.062479.3 0.1362 8.9233 10 0.0012279 0.00100034 106.341 42.002518.90 2476.90.1518.8988 11 0.0013126 0.00100043 99.825 46.192520.74 2474.5 0.1658 8.8745 12 0.00140250.0010005493.75650.382522.57 2472.2 0.1805 8.8504 13 0-0014977 0.0010006688.10154.572524.412469.8 0.1952 8.8265 14 0-0015985 0-0010008082.828 58.762526.242467.5 0.2098 8.8029 15 0.0017053 0.00100094 77.910 62.952528.072465.1 0.2243 8.7794 16 0.0018183 0.00100110 73.320 67.132529.902462.8 0.2388.7562 17 0.0019377 0.00100127 69.034 71.322531.722460.4 0.2538.7331 18 0.00206400.00100145 65.029 75.502533.552458.1 0.2678.7103 温度℃压力比体积比焓汽化潜比熵 液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽 19 0,0021970.00100165 61.287 79.68 2535.37 2455.7 0.2820 8-6877 20 0.0023380.00100185 57.786 83.86 2537.20 2453.3 0.2963 8.6652 22 0.0026440.00100229 51.445 92.23 2540.84 2448.6 0.3247 8.6210 24 0.0029840.00100276 45.884 100.59 2544.47 2443.9 0.3530 8.5774 26 0.0033620.00100328 40.997 108.95 2548.10 2439.2 0.3810 8.5347 28 0.0037810.00100383 36.694 117.32 2551.73 2434.4 0.4089 8.4927 30 0.0042450.00100442 32.899 125.68 2555.35 2429.7 0.4366 8.4514 35 0.0056260.00100605 25.222 146.59 2564.38 2417.8 0.5050 8-3511 40 0.0073810.00100789 19.529 167.50 2573.36 2405.9 0.5723 8.2551 45 0.0095890.00100993 15.2636 188.42 2582.30 2393.9 0.6386 8.1630

气体热力学性质表

一、制冷用图形符号(JB/T7965-95) 1 主题内容与适用范围 本标准规定了制冷用阀门及管路附件、制冷机组、辅助设备、控制元件等的图形符号。 本标准适用于绘制制冷系统的流程图、示意图和编制相应的技术文件。 2 引用标准 GB4270 热工图形符号和文字代号 GB4457.4 机械制图图线 GB4458.5 机械制图尺寸注法 GB1114 采暖、通风与空气调节制图标准 3 一般规定 3.1 本标准中的图形符号一般用粗实线绘制，线宽b应符号GB4457.4的规定，对管路、管件、阀及控制元件等，允许用细实线(线宽为b/3)绘制。在同一图样上，图形符号的各类线型宽度应分别保持一致。 3.2 文字代号应按直体书写，笔划宽度约为文字高度的1/10。 3.3 图形符号允许由一基本符号与其他符号组合，图形符号的位置允许转动。 3.4 绘制图形符号时，可按本标准所示图例，按比例适当放大或缩小。 3.5 在不违反本标准的前提下，各单位可作出补充规定。 4 介质代号 介质代号见表1。 表 1 5 图形符号 5.1 管道 管道的图形符号见表2。 5.2 管接头 管接头的图形符号见表4。 5.3 管路弯头及三通 管路弯头及三通的图形符号见表5。 表 2 表 3 表 4 表 5 (续表) 5.4 阀门 阀门的图形符号见表6。 5.5 控制元件和测量用表

控制零件和测量用表的图形符号见表7。 5.6 管路附件 管路附件的图形符号见表8。 5.7 动力机械 动力机械的图形符号见表9。 5.8 辅助设备 辅助设备的图形符号见表10。 5.9 制冷机组 制冷机组的图形符号见表11。 5.10 空调系统 空调系统的符号应符合GBJ 114的规定。 表 6 (续表) 表 7 (续表) 表 8 (续表) 表 9 (续表) 表 10 (续表) 表 11 二、制冷空调电气技术资料 表2-1 电气技术中项目种类的字母代码表 (续表) 注:因为一个项目可能有几种名称,故可能有几个字母代码,使用时应选较确切的代码。表2-2 我国电气设备常用文字符号新旧对照表 (续表)

气体热力学性质

第二章 气体热力学性质 第一节 理想气体的性质 一、理想气体： 1、假设：①气体分子是弹性的、不占据体积的特点； ②气体分子间没有相互作用力。 对于气体分子的体积相对气体比容很小，分子间作用力相对于气体压力也很小时，可 作为理想气体处理。 2、状态方程 理想气体在任一平衡状态时的压力P 、温度T 、比容v 之间的关系应满足状态方程， 即克拉佩龙方程 Pv= RT mkg 质量气体为： Pv=mRT=m 0R T R 气体常数，反映气体特征的物理量，和气体所处状态无关； n 物质的量（千克数或摩尔数）； 0R 通用气体常数，与气体状态、其他性质无关的普适恒量； K Kmol J R R ?==/8314150μ P V C C ,分别表示定压比容及定容比容，对于理想气体，他们仅是温度的单值函 数，P V C C > 其 R C C P V =- 比值k C C P V =/（绝热指数） 标准状态时（压力未101.325Kpa, 0℃） 单原子气体 k=1.66?1.67 双原子气体 k=1.40?1.41 多原子气体 k=1.10?1.3 此外 R k k C R R C C C k P V P V ?-=-=>=1 ,1,1/ 二、过程方程及过程功 气体在压缩和膨胀过程中，状态的变化应符合动量守恒及转换定律，即内能、外功、热交换三者间应满足 P d V dW dT C dU dW dU dq V ==+=,,其中

压缩过程中的能量关系 1、 等温过程 数字式：0==dT const T 即 过程方程式：const PV = 过程功：2 111121112ln ln ln P P V P V V V P V V RT W === 内能变化：012=-U U 热交换：w q = 等温过程的热交换q 和过程功w 值相等，且正负号相同，即气体加热进行等温膨胀时，加入的热量全部用于对外膨胀做功，气体被压缩时外界对气体所作的功全部转换为热量的形式排出。 2、 绝热过程 数字式：0,0==dq q 过程方程式：const PV K = 过程功：]1[1]1[112111 121--???? ??--=??? ? ??--=K k k V V T k R P P T R R W 内能变化：W U U =-12 功质在绝热过程中与外界没有热量交换，过程功只能来自工质本身的能量，绝热膨胀机等于内能降，绝热压缩时，工质消耗的压缩功等于内能的增加量。 3、 多变过程 状态变化过程中，状态参数都由显著的变化，存在热交换时他们的过程特征满足过程方程 过程功：)(1 1]1[1211121T T C n k P P T n R W V n n ---=???? ??--=- 内能变化：)(12T T C U V -=? 热量交换：)(1 21T T C n k n W U q V ---= =?= 压缩机级的工作工程

水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式及其通用计算模型

水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式及其通用计算模型 1. 前言 水和水蒸汽作为一种常规工质，在动力系统中得到很广泛的应用。第六届国际水蒸汽性质会议成立的国际公式化委员会IFC(International Formulation Committee)制定了用于计算水和水蒸汽热力性质的IFC公式，并在此基础上不断的提出新的计算公式，比较为大家所熟悉的就是工业用1967年IFC公式（简称IFC-67公式），IFC-67公式在较长一段时间内得到了广泛的应用。 随着工程应用技术水平的不断提高，对水和水蒸汽性质的热力计算精度和速度的要求也相应的提高，IFC-67公式存在诸如计算精度低、计算迭代时间长、适用范围窄的缺陷也越来越明显。因此，1997年，在德国Erlangen召开的水和水蒸汽性质国际联合会（IAPWS）上，通过并发表了全新的水和水蒸汽计算模型，此模型是由德、俄、英、加等7国12位科学家组成的联合研究小组提出的，即IAPWS-IF97公式。 自1999年1月1日后，水和水蒸汽性质国际联合会（IAPWS）要求在商业合同中采用新型的水和水蒸汽热力性质工业公式（IAPWS-IF97公式）。目前，我国电力工业与国际上有着密切的联系，随着我国进口机组的增多以及国产机组的部分出口，尽快使用新的水和水蒸汽热力性质计算标准也就显的特别重要。因此，我们应该尽快了解并推广使用IAPWS-IF97公式。本文介绍了IAPWS-IF97公式的新特点，分析了此公式在工程和科研中提高计算精度和速度的原因，并且给出了基于此公式编制的水和水蒸汽热力性质参数计算软件。 2.关于IAPWS-IF97公式 2.1概述 IAPWS-IF97公式作为最新的并且得到国际广泛承认的水和水蒸汽性质计算公式，在工程设计和科学研究中都很有意义。它的适用范围更为广泛，在IFC-67公式的适用范围基础上增加了在科研和工程中日益关注的低压高温区。而且在原来有的水和水蒸汽参数的基础上又增加了一个重要参数：声速。IAPWS-IF97适用范围：273.15K≤T≤2273.15K，p≤100Mpa。 IAPWS-IF97公式将它的有效范围分成5个区（如图1所示）。1区为常规水区； 2区为过热蒸汽区；3区为临界区；4区为饱和线，即为湿蒸汽区；5区为低压

热力学性质计算.

热力学性质计算 一、基本概念 1、气液相平衡（V apor liquid phase equilibrium ） 当一个气液混合物系统在某一恒定温度和恒定压力下达到平衡时，假设该物系处于一密闭容器中，则气相中某一组分i 的分子分率Yi 与该组分在液相中的分子分率Xi 均保持不变，该系统称为达到气液相平衡。 Yi 与Xi 的比值定义为相平衡常数： i i i x y k = （1） 因为所有组分在气相或液相中的分子分率之和必须等于1，故在气液平衡状态时必须满足下列关系： 1=∑=∑i i i k y x （2） 1=∑=∑i i i x k y （3） 2、相对挥发度(Relative volatility) 系统中i 组分的Ki 值与j 组分的K 值之比，称为i 组分对j 组分的相对挥发度αij: Kj Ki ij =α （4） 在相平衡计算中，通常指定一个组分（如j 组分）的Kj 值，而将其它组分的K 值与之对比，从而得出各组分的相对挥发度值。 由于平衡常数随温度而显著地变化，而相对挥发度随温度变化不明显，故在某些简化计算中常用相对挥发度来替代相平衡常数，使计算简单易行。

3、相律(Phase rule) 对于气液相平衡系统，自由度（Degrees of freedom），即可以任意规定的独立变量数是由相律确定的： F=Nc-P+2 （5）式中：F－自由度； Nc－组分数； P－相数； 自由度或独立变量数包括压力、温度和组成等参数，它们一旦确定，就唯一的定义了一个气液相平衡体系。如果规定的变量数小于自由度，则有无穷多个体系符合所规定的条件，也即体系不确定；如果规定的变量数大于自由度，则规定的条件过多，也即该体系在规定的条件下不一定存在。 对于最常遇到的气液两相系统，由于相数为2，则F=Nc 即自由度等于组分数；如果气液两相系统的组分数为2，则自由度等于2，也即只能指定两个独立变量。如果指定了压力和温度两者，则该系统的各组分的组成也随之而定，而不能任意指定；如果指定了压力和某一组分的组成，则体系温度便随之确定，而不能随意指定。 相数最少是P=1，如果组分数也是1，则自由度F=2。这种情况最常用的是化工计算中的水蒸气性质表，只要给出压力和温度，水蒸气的性质随之便可确定。 自由度最小允许值是F=0，从公式（5）可知，这相应于纯组分在P=3时的三相体系。对于纯组分，3是最大的、彼此处于平衡时的相数。由于不存在自由度，在平衡点压力和温度都是确定的。例如，对于冰、液体水和气体水三相共存的平衡体系，其压力是0.6113kpa，温度是0.01℃，只要压力或温度任何一个参数偏离上述确定值，三相便不复存在。 4、理想气体（Ideal gas） 理想气体为纯组分气体或气体混合物，凡服从理想气体状态方程(Ideal gas equation of state)的气体为理想气体： PV=RT (6) 式中：P－压力； T－温度；

第二章流体的热力学性质3

2．5 液体的pVT 性质 对液体的理论研究远不如对气体的研究深入，用于描述液体pVT 性质的状态方程也没有多大进展。这是因为液体的密度在普通的压力和温度下易于实验测定，且除临界点附近外，压力和温度对液体的体积影响较小。 液体的摩尔体积和密度的估算法有图表法、状态方程法和普遍化法等。下面就状态方程和普遍化方法作简单介绍。 2．5．1 液体的状态方程 虽然某些状态方程，如Van derWaals 和Redlich-Kwong 方程能够给出液相pVT 性质的定性解释，但一般不能定量处理。Benedict-Webb-Rubin 方程虽然可以同时使用于汽相和液相，但是太复杂且必须确定所有流体的八个常数。因此须研究适于工程计算的液体pVT 性质的计算方法。 1．Tait 方程 方程的表达式为： ??? ? ??++-=E p E p ln D V V o L o L ，该方程用于液体可以给出很 精确的结果。式中D ，E 为给定温度下的常数。o L o p ,V 为指定温度下，该液体对应某一参考状态的比容和压力的数值。当D ，E 可以确定时，则Tait 方程可以给出液体沿着等温线的pV 关系，且可以达到很高的范围。 2．Rackett 方程 方程的表达式为： ()285701.r T c c sat Z V V -= 式中V sat 是饱和液体的摩尔容积。上式的优点是只须知道临界常数即可计算任何温度下饱和液体的摩尔体积。据验算，上式的最大误差为7%，对大多数物质在2%左右。但不适用于缔合分子。 Yamade 和Gunn 曾对Rackett 方程作了某些修正，得： ()()()[]2857.02857.011exp 08775.029056.0R r r R sat T T V V ----=ω 式中V R 是在某一参比温度R r T 下的液体摩尔体积。参比温度可以是任意的一个温度，只要知道该温度的摩尔体积，就可以将这个温度当作参比温度。本方程精度很高，对非极性分子而言，误差在1%以内。 2．5．2 普遍化关系式 Lyderson 等人提出一个基于对比状态原理的普遍化计算方法。该法适用于任 何液体。它是用液体的对比密度（V V c c r ==ρρρ）作为对比压力和对比温度的函数来进行估算液体的体积的。若临界体积已知，由书图2-16（p35）或对比密度定义式可直接确定液体的体积V 。 由于ρc 通常不易查到，因此由定义式可得： 2 112r r V V ρρ=

第三章习题(纯流体的热力学性质)

3-2 将25℃、0.1MPa 的液态水注满一密闭容器，若将水加热至60℃，则压力变为多少？已 知水在25℃时比容为1.003cm 3?g -1，25～60℃之间体积膨胀系数β平均值为36.2×10-5K －1 ， 在0.1MPa 、60℃时压缩系数k 为4.42×10-4MPa －1 ，并假设与压力无关。 解： p T V V ??? ????= 1β T p V V k ???? ????-=1 T p T p V p T V p V T V k ??? ??????? ????-=???? ? ?????? ????-=β 由循环关系可知：1-=??? ???????? ??????? ????T V p V p p T T V V V T p T p p T V p T V ??? ????-=???? ????-=??? ??????? ????1 所以： 14 15819.01042.4102.36----?=??=??? ????=K MPa MPa K T p k V β dT dp 819.0= ??=p dT dp 1 .060 25 819.0 MPa p 67.28)2560(819.0=-= 3-3 对于服从Van Der Waals 状态方程的气体，式求出（C p -C V ）的表达式，并证明这种气体的C V 仅是温度的函数。 解：VDW 方程为：2V a b V RT p --= 由定义可知：V p V p T U T H C C ??? ????-??? ????=- p p p p T S S H T S S H T H ??? ??????? ????=??? ???????=??? ???? 由Maxwell 关系式：T S H p =??? ???? 所以：p p T S T T H ??? ????=??? ????