第三章-2-热力过程

1五、理想气体的基本热力过程热力过程的复杂性：

实际过程的不可逆；过程中热力状态参数都在变化，难找规律。理论研究中抓主要矛盾：过程可逆，实际过程再进行修正；某些参数变化很小，忽略不计。2（3）分析方法：采用抽象、概括的方法，将实际过程近似为具有简单规律的典型可逆过程。

（1）目的：了解外部条件对热能与机械能之间相互转换的影响，以便合理地安排热力过程，提高热能和机械能转换效率。

（2）任务：确定过程中工质状态参数的变化规律，分析过程中的能量转换关系。研究目的与方法3研究热力过程的依据2)理想气体3)可逆过程1)热力学第一定律4研究热力过程的步骤1)列出过程方程

p=p(v)。3)分析计算过程中单位质量工质的过程功w

、技术功

wt和过程热量

q等。4)

在p-v图与T-s图表示过程，进行定性分析。2)

结合状态方程，推导过程中基本状态参数间关系。5基本热力过程保持一个参数不变的过程。定容过程定压过程定温过程（定焓过程、定热力学能过程）定熵过程

过程可逆；比热容取定值。6（一）定容过程比体积不变的过程。

1.过程方程v=定值

2.基本状态参数间关系式7一般计算式定值比热容理想气体83.单位质量的功量和热量的分析计算定容过程

v=定值，dv=0。

膨胀功

技术功

过程热量94.定容过程的p-v图和T-s图在p-v图上，定容线为一条与横坐标垂直的直线。

1-2升压升温过程；1-2’降压降温过程。10在T-s图上，

定容线为一斜率为正的指数曲线。定容过程：比热容取定值积分：其斜率：

>01-2升温升压过程；1-2’降温降压过程。水平线比体积增大方向1112（二）定压过程压力保持不变的过程。

1.过程方程p=定值

2.基本状态参数间关系式13定值比热容理想气体143.单位质量的功量和热量的分析计算定压过程

p=定值，dp=0。

膨胀功

技术功

过程热量154.定压过程的p-v图和T-s图在p-v图上，

定压线为一条与纵坐标垂直的直线。

（与横坐标轴平行）

1-2温度升高的膨胀（比体积增加）吸热过程；1-2’温度降低的压缩（比体积减小）放热过程。16在T-s图上，

定压线亦为一斜率为正的指数曲线。定压过程：比热容取定值积分：其斜率：

>0比较<定容线较陡定压线较平坦垂直线压力增大方向171-2温度升高的膨胀（比体积增加）吸热过程；1-2’温度降低的压缩（比体积减小）放热过程。较陡较平坦比体积增大方向1819（三）定温过程温度保持不变的过程。对于理想气体，又称定热力学能或定焓过程。

1.过程方程T=定值

pv=定值

2.基本状态参数间关系式20定值比热容理想气体213.单位质量的功量和热量的分析计算定温过程

pv=定值，dT=0。

膨胀功

技术功

过程热量224.定温过程的p-v图和T-s图在p-v图上，定温线是一等轴双曲线。

1-2压力下降的膨胀吸热过程；1-2’压力升高的压缩放热过程。定温线斜率温度升高水平线23在T-s图上，

定温线是一垂直于纵坐标的直线。

（与横坐标轴平行）1-2吸热膨胀压力下降的过程；1-2’压缩放热压力升高的过程。2425（四）定熵过程绝热可逆过程的熵保持不变。

1.过程方程(理想气体、定值比热容)26定熵过程

2.

基本状态参数间关系式27定值比热容理想气体283.单位质量的功量和热量的分析计算定熵过程

pvk

=定值，ds=0。

膨胀功

29定熵过程技术功过程热量304.定熵过程的p-v图和T-s图在p-v图上，

等熵线是幂指数为负的幂函数曲线（高次双曲线）。1-2降压降温的膨胀过程；1-2’升压升温的压缩过程。定温线斜率定熵线斜率定熵线斜率的绝对值大于等温线斜率的绝对值定熵线比定温线陡熵增加31在T-s图上，定熵线是一垂直于横坐标的直线。1-2降压降温的膨胀过程；1-2’升压升温的压缩过程。3233六、理想气体的多变过程

符合这一方程的过程称为多变过程。

n叫做多变指数，-∞<n<+∞。

对于比较复杂的实际过程可分作几段不同多变指数的多变过程来描述，每段n值保持一个定值。多变过程有无穷多个，是否每一个实际过程都是多变过程？否！34基本热力过程：

当n=0时，p=定值，定压过程；当n=1时，pv=定值，定温过程；当n=k时，pvk=定值，定熵过程；

当n=±∞时，v=定值，定容过程。35多变过程基本状态参数间关系式:36单位质量的功量的分析计算多变过程

pvn

=定值

膨胀功

(n0,1)37多变过程技术功(n±)(n0,1)38多变过程单位质量的热量：（n1）n=1为定温过程，u=0，则q=w或q=T(s2-s1)39当n=0时，(定压过程)当n=1时，(定温过程)当n=时，(定熵过程)当n时，(定容过程)

四种典型热力过程和多变过程的公式汇总在教材表3-3中。

4041定值比热容理想气体4243多变过程在p-v图和T-s图上的表示在p-v

图上多变过程曲线的斜率：

定压定容定温定熵多变n值变化规律：从定压线n=0开始按顺时针方向逐渐增大，直到定容线的n=∞。实际工程中极少存在n<0n<044在T-s图上：根据

定压定温定熵定容多变n值变化规律：从定压线n=0开始按顺时针方向逐渐增大，直到定容线的n=∞。n<0n<045u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0u,h↑(T↑)

w↑(v↑)

wt↑(p↓)q↑(s↑)q>0T>0T>046热量q、功量w以及u、h、T正负的判定以定容线为界以定温线为界以定熵线为界pTsvsTpv初态初态svTq>0dT>0w>0wt>0以定压线为界p4748

理想气体的热力过程

一、基本要求

1、熟练掌握4种基本过程及多变过程的初终态状态参数p、v、T

之间的关系。

2、熟练掌握4种基本过程及多变过程与外界交换的热量、功量的计算。3、能将各过程表示在p-v图和T-s图上，并能正确地应用p-v图和T-s图判断过程的特点，即w、q

等的正负。49

二、重点与难点1、热力过程计算公式的掌握

①基本公式要牢记、熟记；②应用第一定律、状态方程式、基本关系式推导计算公式。50

2、应用p-v图和T-s图分析多变过程

掌握p-v图、T-s图上多变过程线的分布规律掌握过程中w、q等正负的判断方法根据过程要求，在p-v图和T-s图上表示该过程ppTTssvv51仔细阅读例题例3-5、例3-6作业思考题：P1023-6~3-16习题：

P104

3-19、3-21、3-22（4）（5）、3-26、3-29

52【本节基本要求】(1)掌握理想气体的状态方程式。(2)掌握理想气体的各种比热容，并正确运用比热容计算理想气体的热力学能、焓和熵的变化。(3)了解理想气体混合物的热力性质特点及基本计算。(4)掌握理想气体各热力过程的过程方程和基本状态参数间的关系，能进行热力过程的功量和热量计算。

(5)能够将理想气体的各热力过程表示在p-v图和T-s图上，并进行正确的分析。判断对错题1.各种气体的气体常数都相同。2.在相同的温度和压力下，各种气体的摩尔体积相同。3.理想气体热力学能和焓都是温度的单值函数。4.理想气体的定压摩尔热容与定容摩尔热容的差值与状态无关，与气体种类有关。5.理想气体的比热容都是常数。(×)(×)6.理想气体的cp和cv之差在任何温度下都等于一个常数。(√)7.理想气体cp和cv的比值等于一个常数。(×)(×)(√)(√)55热力过程—判断说法是否正确：（1）定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程（2）绝热过程即定熵过程（3）多变过程即任意过程56在p-v图和T-s图中进行过程分析-1sTvp膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？dv>0

、dT<0、ds<057在p-v图和T-s图中进行过程分析-2sTvp膨胀、降压、升温、吸热的过程，终态在哪个区域？dv>0

、dp<0、dT>0、ds>058习题3-22（1）工质受压缩、升温且放热（2）多变指数n=0.8，膨胀（3）工质受压缩、降温又降压画在同一图上！在p-v图和T-s图中进行过程分析-3590101（1）工质受压缩、升温且放热0-1压缩dv<0

；升温dT>0；放热ds<0

（2）多变指数n=0.8的膨胀过程0-2

dv>022（3）工质受压缩、降温又降压0-3压缩dv<0；降温dT>0；降压dp<03360步骤：以工质受压缩、升温且放热为例分析过程的特点，在p-v图或T-s图上画出来。①首先经过同一初态画出四条基本热力过程线；②找出工质受压缩区域（w<0，dv<0）；③找出工质升温区域（dT>0）；④找出工质放热区域（q<0，ds<0）；⑤以上重叠区域即为终态所在区域；⑥自初态向该区域画出一条线0→1，即为所求。61习题3-24

1kg空气，初始状态为p1=0.6MPa，t1=27℃

，经三个过程膨胀到p2=0.1MPa。将各过程画在p-v图T-s图上。(1)定温膨胀；(2)多变膨胀n=1.2；(3)绝热膨胀。

p2

p2TSSTn=1.2n=1.2

p1

p1在p-v图和T-s图中进行过程分析-462例题：理想气体的3个热力过程如图所示。将过程定性地画在p-v

图上，并将每个过程的功量、热量及热力学能变化的正负号填在表中。n=1在p-v图和T-s图中进行过程分析-563n=11234++++0-+--例题答案：T2>T1

s2>s1v2>v1作图分析题s比较-1：vp比较-2：66

比较-3证明：q123≠q143

图中1-2、3-4为定容过程，1-4、2-3为定压过程67一定量的空气，经过下列四个可逆过程组成的循环1-2-3-4-1。试求：1）填充表中所缺的数据；2）循环功；3）循环热效率；4）将该热力循环表示在p-v图和T-s图上。过程Q/

kJW/

kJΔU/

kJ1-2013902-303953-40-10004-10过程Q

/kJW

/kJDU

/kJ1-213902-3-3953-4-10004-1-55定容定熵定容定熵sv过程Q

/kJW

/kJDU

/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-55定容定熵定容定熵70

计算题-1

一封闭系统内充有空气0.04m3，其压力为2bar，温度为300K，加热后温度升高为450K，体积膨胀