理想气体的热力过程课件

1、第四章 理想气体的热力过程4-1 热力过程分析概述summarize 工程中，完成热功转换的热力循环都可以被抽象为由定容、定压、定温、绝热和多变过程构成的。 假设条件hypothesis Conditions:理想气体；准静态过程 讨论的内容： 过程中能量转换关系（过程热量、功量，系统热力学能和焓的变化）； 状态参数的变化关系（p 、v 、T 、s）； 过程曲线在p -v 图及T- s图上的表示。 u、h 和s 按前述的方法计算。 Sorry, no copy!The thermodynamics process of the ideal-gas4-2 定容过程比体积保持不变时系统状态发生变化

2、所经历的过程过程方程： v常量过程中状态参数之间的关系：由：可得：熵变：当比热为定值时：定容过程在状态参数坐标图上的表示：T-s图上的斜率：The Constant-Volume Process过程中能量转换关系：即系统接受的热量全部用于增加系统的热力学能。当比热为定值时： 轴功：dv=04-3 定压过程压力保持不变时系统状态发生变化所经历的过程过程方程： p=常量过程中状态参数之间的关系：由：可得：熵变：当比热为定值时：定压过程在状态参数坐标图上的表示：T-s图上的斜率：The Constant-Pressure Process定压过程中能量转换关系系统的容积变化功：轴功：系统接受的热量：当

3、比热为定值时：q=dh-vdp4-4 定温过程温度保持不变时系统状态发生变化所经历的过程过程方程及状态参数之间的关系：熵变：当比热为定值时：定温过程在状态参数坐标图上的表示：The Constant-Temperature Process过程中能量转换关系定温过程系统所作的容积变化功为：稳定流动的开口系统，若其工质的流动动能和重力位能的变化可以忽略不计，则按定温过程方程式，定温过程中系统所作的轴功为：即定温过程中系统轴功等于容积变化功 热量：定温过程中系统的热力学能及焓均不变化，因而有 即定温过程中系统吸收的热量等于系统所作的功 。q=dh-vdpq=du+pdv4-5 绝热过程系统与外界不发

4、生热量交换时所经历的过程。对于无功耗散的准静态绝热过程即为定熵过程，因此有：一、定值比热容情况下绝热（定熵）过程的分析由熵变关系式，有：整理可得：即：因此有：对于理想气体：过程方程The Adiabatic Process绝热过程在状态参数坐标图上的表示：状态参数之间的关系：The relation of the state parameters:由有可得又由得到能量转换关系热量：容积变化功：当比热为定值时：开口系统，若忽略动能及重力位能的变化，轴功可表示为 ：由，可得因此有（1）采用平均绝热指数的方法过程方程表示为： 常数而 这种方法存在的问题：依然是一种近似计算。当终态温度不知道时，需要试

5、算。方法：先假定T2 ，计算出m，按过程方程式计算得出T2，修正T2重复上述计算，直至假定温度值与计算温度值相同（接近）时，所得的m即为所求。二、变比热容情况下绝热（定熵）过程的分析 当温度变化幅度较大时，按定值比热容方法计算所得结果误差较大，因而需采用变比热容进行计算 （2）利用热力性质表进行计算由，对于准静态的绝热过程可得：上式可改写为： 按此式，利用热力性质表中s0 的数值，即可求取绝热过程终了状态的温度或压力。 即当p1 、p2已知ln(p2 /p1 ) 由T1查表 ，按上式计算 ，查表T2 。 空气的热力性质表中还按温度列出了pr的数值。pr称为相对压力，其定义式为:依上式和 可得：

6、即按此式，利用气体热力性质表中pr与温度T的对应关系，计算绝热过程终了状态的压力和温度。即当p1 、p2已知，由T1 查表pr1，依上式计算pr2, 查表T2 。空气的热力性质表中还按温度列出了vr的数值。vr称为相对比体积，其定义式为:上式整理可得：利用热力性质表中vr的数据，应用类似由pr求p的方法，可以直接计算绝热过程终了状态下的比体积v2 。 变比热容情况下，绝热过程中系统能量转换关系可直接按能量方程式求取。 容积变化功：轴功：热量： 4-6 多变过程各种热力过程，其过程方程式通常都可以表示为下述形式： 前述的四种典型过程均为多变过程的一个特例：多变过程在状态参数坐标图上的表示。n顺时

7、针方向增大。两图的过程线和区间一一对应。dv0, 功量为正。ds0, 热量为正。dT0du0，dh0。n=0pv0=p=常量定压过程；n=1pv=常量定温过程；n=pv=常量绝热过程；n= p1/nv= p0v= v=常量定容过程.The Polytropic Process多变过程的熵变：The entropy change of the polytropic process : 即多变过程的容积变化功： The volume change work of the polytropic process: 多变过程的热量：The heat of the polytropic process:

8、即按比热与热量之间的关系，上式可写为对比上面二式，可得多变比热容为多变过程的轴功： The shaft work of the polytropic process: 多变过程 ，因此有 即多变过程的轴功等于容积膨胀功的n倍，由此可得： 工程中，可按已有的热力过程来求取过程的多变指数n。由可得：所以在lnp-lnv的坐标图上，多变过程可表示为一条直线。又按多变过程的参数关系 ：对上式取对数并整理后可以得到： 定容定压定温绝热（定熵）多变（定比热）多变指数过程方程基本状态参数关系式u,h ,s容积变化功技术功热量过程比热容热力过程公式表 4-1 绝热过程是否一定是定熵过程？ 4-2 定熵过程的过程方程式是否一定是pvk常量？ 4-3 是否所有的热力过程都是多变过程？ 4-4 试根据p-v图上四种基本热力过程的过程曲线的位置，画出自点1出发的下述过程的过程曲线，并指出其变化范围： (1)热力学能增大及热力学能减小的过程； (2)吸热过程及放热过程。 4-5 试根据T-s图上四种基本热力过程的过程曲线的位置，画出自点1出发的下述过程的过程曲线，并指出其变化范围： (1)