363 热力学关系式应用-熵方程

363 热力学关系式应用-熵方程

熵通用方程

设熵为温度和压力的函数,即:

s=f(T,p)

对上式全微分(式15A):

ds=(эs/эT)pdT+ (эs/эp)T dp

上式中等号右侧第一项的分子和分母均乘以T,可得(15B):

(эs/эT)p=(Tэs/эT)p /T

=(эh/эT)p/T =cp/T

15A中等号右侧第二项应用麦克斯韦关系式(361篇中式12):

(эs/эp)T= -(эv/эT)p

把式12和式15B代入式15A,可得到熵的通用计算式为(式15):

ds=(cp/T)dT - (эv/эT)pdp

要得到某工质熵的具体计算方程,还需要工质的状态方程,把(эv/эT)p项变为具体函数。

理想气体熵方程

理想气体的状态方程为(式15C):

pv=RT

移项得(式15D):

v=RT/p

对理想气体,(эv/эT)p项变为(式15E):

(эv/эT)p=R/p

把式15E代入式15,得(式15F):

ds=(cp/T)dT - (R/p)dp

= cpd(lnT) - Rd(lnp)

设定压比热cp和气体常数R均为定值,则对式15F积分,可得(式15G):

s2-s1=cp(lnT2 - lnT1) - R(lnp2 - lnp1)

=cpln(T2/T1)- Rln(p2/p1)

设空气在1atm0℃(273K)时的熵为0J/kg.K),比热为1005J/(kg.K),气体常数为8314/29=287 J/(kg.K),则不同压力和温度下空气熵的计算方程为(空气近似为理想气体时):

s=1005ln(T/273)- 287ln(p)

式中,s为空气的熵,J/(kg.K)T为空气温度,Kp为空气压力,atm

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