工程热力学讲义第四章

第四章

理想气体的热力过程--Idealgasthermodynamicprocess§4–1研究热力过程的目的及一般方法一、基本热力过程(fundamental

thermodynamicprocess)101吸气12压缩23喷油、燃烧34燃烧45膨胀作功50排气简化：引用空气标准假设燃烧2-3等容吸热+3-4定压吸热排气5-1等容放热压缩、膨胀1-2及4-5等熵过程吸、排气线重合、忽略燃油质量忽略燃气成分改变忽略2在logp-logV图上有logp=-nlnV+c=常数

多变过程(polytropicprocess)二、研究热力过程的目的、方法(isobaricprocess;constantpressureprocess)(isometricprocess;constantvolumeprocess)(isentropicprocess;reversibleadiabaticprocess)(isothermalprocess;constanttemperatureprocess)31）目的：以第一定律为基础，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2）方法和手段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中功和热。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。可用的公式45§4–2定压、定容和定温过程一、过程方程定容过程（v=常数）定压过程（p=常数）定温过程(T=常数)6二、在p-v图及T-s图上表示定压过程（p=常数）n=0定温过程(T=常数)n=1定容过程（v=常数）n=7定容过程：定压过程：定温过程：8二、比热容定容过程

定压过程

定温过程三、Δu、

Δh和Δs定容过程9定压过程定温过程10四、w、wt和q定容过程定压过程11定温过程p12§4–3等比熵（可逆绝热）过程一、过程方程(A)(B)－比热容比以k表示又称定熵指数取定比热容，积分绝热可逆13二、初、终状态参数的关系取定比热容，积分由推导过程，上述三式适用于：

理想气体，定比热，可逆绝热过程。kk122111--=vTvTkk11--kk2211--=pTpT14三、在p-v图及T-s图上表示绝热、可逆q=0s=定值pvk=定值n=k15nn16三、比热容17五、过程中能量w和wt计算－用定值比热容0018六、变比热绝热过程的图表计算法1、查表2、用代替1）计算w和wt19定义

比较（A）与（B）令2）计算终了状态参数T2和V2类似Pr、vr仅是T的函数，对应关系制成图表。20§4–4多变过程一、过程方程二、在p-v图及T-s图上表示n在p-v图t-s图是任意一条双曲线，位置取决于n值n21a)Δu、Δh和Δs三、过程功、技术功及过程热量22b)w，wt和q23q=c)比热容24多变指数25d)多变过程的能量关系w/q：膨胀，吸热，压缩,放热膨胀，放热，压缩,吸热26（五）过程综合分析1、各种过程在p-v、T-s图上的位置2、坐标图上过程特性的判断1）参数变化趋势，能量传递方向2）过程功正负的判断3）过程热量正负判断4）热力学能增减的判断3、理想气体可逆过程计算公式列表27

1、各种过程在p-v、T-s图上的位置

斜率：A、在p-v图中斜率与n有关B、在t-s图中斜率也与n有关28定容过程：定压过程：定温过程：定熵过程：29

2、各种过程在p-v、T-s图上特性的判断A、过程功的正负以定容线为分界，右侧或右下－w>0B、过程热量的正负以定熵线为分界，右上或右侧－Δs>0、q>0C、热力学能（或焓）的增减以定温线为界，右上或上侧－Δu>0(Δh>0)30D、在p-v图上确定T增大及s增大方向

在T-s图上确定p增大及v增大方向利用特殊过程的特性，如利用过程的能量关系，如031E、在T-s图上用图形面积表示Δu和Δh例：ha-hb用什么面积表示?思考：Δu，如何？依据：

a）T-s图上过程下面积表示qb）qp=Δh，qv=Δu考虑过程等压

ca3、理想气体可逆过程计算公式列表32如图，某种理想气体有两任意过程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆绝热线上，试问：Δuab和Δuac哪个大？解：（方法一）过b、c分别作等温线（方法二）考虑过程bc33某理想气体经历4个过程，如T-s图1）将各过程画在p-v图上；2）指出过程加热或放热，膨胀或压缩。解：1-21-41-51-334

0.5kmol某种单原子理想气体，由25°c，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。1）画出各过程的p-v图及T-s图；2）计算整个过程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。2）先求各状态参数解：1）35等温过程：热量=膨胀功=技术功3637封闭气缸中，气体初态p1=8MPa，t1=1300°c，经过可逆的多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa，t2=400°c已知该气体的气体常数Rg=0.287kJ/kg·k，试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的？（比热为常数cV=0.716kJ/kg·k）解：1到2是可逆多变过程，对初，终态用理想气体状态方程式有38所以多变指数多变过程膨胀功故是吸热过程39选讲

一容积为0.15m3的储气罐内有氧气，初态压力p1=0.55MPa，温度t1=38°c，罐上装有压力控制阀，压力超过0.7MPa时，阀门打开，维持罐内压力为0.7MPa，对罐内氧气加热，问：当罐中氧气温度为285°c时，对罐内共加入多少热量？（Rg=260J/kg·K；cv=657J/kg·K；cp=917J/kg·K）40解：氧气41QV：因1到2为定比体积过程，过程中m不变，所以Qp：2到3过程中气体压力不变，但质量改变42注意：本题也可以从基本能量方程着手，对2到3过程考虑流入-流出=内增据质