热工学-第4章-p第四章

目的以热力学第一定律为基础，理想气体为工质，分析可逆的基本热力过程中能量转换、传递关系，揭示过程中工质状态参数的变化规律及热量和功量的计算。方法和求出过程方程及计算各过程初终态参数。根据第一定律及理想气体性质计算过程 和热。画出过程的p-v图及T-s图，帮助直观分析过程中参数间关系及能量关系。24–1

研究热力过程的目的及一般方法3V

t1u

ct2

Tt2p

t1h

cT21pdvw

2t1w

vdp21Tdsq

q

u

wtq

h

w21s

ds

g11VT

v2

dT

vc

R

ln

2g1p2

dT

pc

R

ln

211p2c1V2cv

pT

pdv

dp4–2

定容过程一、过程方程定容过程（v=常数）v1

v2v

RgT1v

RgT2p1

p21212T1

T2pp21pdv

0w

2t1

21vdp

vw

p

p2T2

T1

Tds14vT2V

T1q

u

w

u

c

211TV T1

2pu

cT

T151VVs

T

T2

dT

Tc

s

c

ln

2定压过程（p=常数）p

RgT1

p

RgT2p1

p2v1

v21

21

2T1

T2v

v4–3

定压过程11p

pT

T2

dT

Ts

c

s

c

ln

2

261TV T1

2

1

pu

cT

Tw

pv2

v1

wt

017T2p

T1

2

1qp

h

wt

h

cT

T

2

Tds4–4

定温过程T1

T2T

p1v1T

p2v212p1

v1

p2v2ggRRg

g8111u

0h

0Vs

T

v

v2

dT

v

vc

R

ln

2

s

R

ln

2g

11

11v

v2

2

pv

vw

pdv

dv

R

T

ln

2

t9g

1111p

p2 2

vp

pw

vdp

dv

R

T

ln

2

q

u

w

h

wt

q

w

wt4–5

可逆绝热过程一、过程方程p

v

p

v

1

1

2

2

1T1v1

1

T2v22

2

2

1

p

v

v1

1

1

1p

v

v

1T1

p1

1

T2

p210由推导过程，上述三式适用于：理想气体，定比热，可逆绝热过程。二、在p–v

图及T

-s

图上表示11三、u,h,ss

022T

T

h

cs2

s1T

T

u

cTp

T1

2

1TV

T1

2

112四、w，wt和q

1

2v

dv

RgT1

1

p2

1

1112w

pdv

pv

p

1

1

vdv

p

v

或w

q

u

g

12

u

u1

u2

T1

T2

Rg

1

1

RgT1

1

p2

R

T

T

p

1

1

T

1

1

113t1

2g

1

2w

q

h

h

h

h

R T

T

w

1144–6

理想气体热力过程综合分析大部分热力过程满足此过程叫做多变过程。一、过程方程p

v

n

p

v

n1

1

2

2二、在p-v图及T-s图上表示n1n1T1

v1

T2v2n

n1n

T2

p2T1

p1

n1

常数,

n

三、Δu,Δh和Δs2tV

t1

2

1T

T

u

c2tp

t1

2

1T

T

h

cg11pTs

c

ln

T2p

R

ln

p2g1

1VTv

c

ln

T2

R

ln

v211vpV

p

c

ln

p2

c

ln

v2定比热容16四、w，wt和qT1

T2

n1

Rg12w

pdv

n

1

RgT1

1

p2

n

p

n

1

1

2t1nw

wn1

n

1

p1

17q=

TggR

RgV

2

1u

w

c

T

T

1221

T

n

1RT

T

1

n

1

五、比热容V

2n

1q

u

w

n

c

T

T

c

T

T

1

n

2

1V

2

n

c

T1

T

n

1cn

T2

T1

21Tds18六、多变过程的能量关系w

/q1

2V

1

2Rgw

T

T

1

c

T

T

V

2

1q

n

c

T

T

n

1n

1n

1

1

0

nn

qw

0

膨胀，吸热，压缩,放热膨胀，放热，压缩,吸热w

1q

nw

1n

n

0

q

0191<n<k，w20q

>1，|w|>|q|膨胀，w>q，Δu<0，热力学能减少，温度下降。压缩，|w|>|q|，Δu>0，热力学能增加，温度升高七、过程综述121各个过程在p-v图、T-s图上的位置：n=0 pv0=p=定值，定压过程。n=1 pv=定值，定温过程。n=k

pvk=定值，绝热过程。n=+∞

pv∞

=定值，即

p

v=v=定值，定容过程。在坐标图上可看出，沿顺时针方向，n是逐步增大的，且p-v图和T-s图上存在对应关系。22利用坐标图判定过程的w，q与Δu的正负1

w=

pdv

，以定容线为界：向右，dv>0，w>0，膨胀作功。向左，dv<0，w<0，压缩耗功。，以绝

为界：向右，ds>0，q>0，吸热。向左，ds<0，q<0，放热。2

q=

Tds23243

Δu=cvΔT，以定温线为界。向上，ΔT>0，Δu>0，内能增加。向下，ΔT<0，Δu<0，内能减少。4–7

水蒸气的基本过程一、基本公式过程中状态参数确定—图表或 程序计算。功、热量的计算式：q

u

wqV

u2

u122t111vdpq

h

wtqp

h2

h12pdv

w

Tdsw

q

25二、水蒸气的热力过程1定容过程v=定值。

w=0，q=Δu，u=h-pv2

定压过程