理想气体的热力过程

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hypothesisConditions:①理想气体；②准静态过程

讨论的内容：①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）；②状态参数的变化关系（p、v、T、s）；

③过程曲线在p-v图及T-

s图上的表示。

Δu、Δh和Δs按前述的方法计算。

Sorry,nocopy!Thethermodynamicsprocessoftheideal-gas4-2定容过程比体积保持不变时系统状态发生变化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：TheConstant-VolumeProcess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：TheConstant-PressureProcess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：当比热为定值时：δq=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：TheConstant-TemperatureProcess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。δq=dh-vdpδq=du+pdv4-5绝热过程系统与外界不发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TheAdiabaticProcess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：Therelationofthestateparameters: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）采用平均均绝热指数的方方法过程方程表示为为：＝＝常数而这种方法存在的的问题：①依然然是一种近似计计算。②当终态态温度不知道时时，需要试算。。方法：先假定定T2，计算出出κm，按过程方方程式计计算得出出T2，修正T2重复上述述计算，，直至假假定温度度值与计计算温度度值相同同（接近近）时，，所得的的κm即为所求求。二、变比比热容情情况下绝绝热（定定熵）过过程的分分析当温度变变化幅度度较大时时，按定定值比热热容方法法计算所所得结果果误差较较大，因因而需采采用变比比热容进进行计算算（2）利用热力力性质表表进行计计算由，对于准准静态的的绝热过过程可得得：上式可改改写为：：按此式，，利用热热力性质质表中s0的数值，，即可求求取绝热热过程终终了状态态的温度度或压力力。即当p1、p2已知→ln(p2/p1)由T1查表→，，按上式式计算→→，，查表表→T2。空气的热热力性质质表中还还按温度度列出了了pr的数值。。pr称为相对压力力，其定义义式为:依上式和和可可得得：即按此式，，利用气气体热力力性质表表中pr与温度T的对应关关系，计计算绝热热过程终终了状态态的压力力和温度度。即当p1、p2已知，由由T1查表→pr1，依上式式计算→→pr2,查表表→T2。空气的热热力性质质表中还还按温度度列出了了vr的数值。。vr称为相对比体体积，其定义义式为:上式整理理可得：：利用热力力性质表表中vr的数据，，应用类类似由pr求p的方法，，可以直直接计算算绝热过过程终了了状态下下的比体体积v2。变比热容容情况下下，绝热热过程中中系统能量转换换关系可直接按按能量方方程式求求取。容积变化化功：轴功：热量：4-6多变过程程各种热力力过程，，其过程程方程式式通常都都可以表表示为下下述形式式：前述的四四种典型型过程均均为多变变过程的的一个特特例：多变过程程在状态参参数坐标标图上的的表示。①n顺时针方方向增大大。两图的过过程线和和区间一一一对应应。②dv>0,功量为正正。③ds>0,热量为正正。④dT>0→du>0，dh>0。n=0→pv0=p=常量—定定压过程程；n=1→pv=常量—定定温过程程；n=κ→pvκ=常量—绝绝热过程程；n=∞→p1/nv=p0v=v=常量—定定容过程程.ThePolytropicProcess多变过程程的熵变：Theentropychangeofthepolytropicprocess:即多变过程程的容积变化化功：Thevolumechangeworkofthepolytropicprocess:多变过程程的热量：Theheatofthepolytropicprocess:即按比热与与热量之之间的关关系，上上式可写写为对比上面面二式，，可得多变比热热容为多变过程程的轴功：Theshaftworkofthepolytropicprocess:多变过程程，，因此此有即多变过过程的轴轴功等于于容积膨膨胀功的的n倍，由此此可得：：工程中，，可按已已有的热热力过程程来求取取过程的的多变指指数n。由可得：所以在lnp-lnv的坐标图图上，多多变过程程可表示示为一条条直线。。又按多多变过程程的参数数关系：对上式取取对数并并整理后后可以得得到：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Δu,Δh,Δs容积变化功技术功热量过程比热容热力过程程公式表表4-1绝绝热过过程是否否一定是是定熵过过程？4-2定定熵过过程的过过程方程程式是否否一定是是pvk＝常量？4-3是是否所所有的热热力过程程都是多多变过程程？4-4试试根据据p-v图上四种种基本热热力过程程的过程程曲线的的位置，，画出自自点1出出发的下下述过程程的过程程曲线，，并指出出其变化化范围：：(1)热热力学能能增大及及热力学学能减小小的过程程；(2)吸吸热过程程及放热热过程。。4-5试试根据据T-s图上四种种基本热热力过程程的过程程曲线的的位置，，画出自自点1出出发的下下述过程程的过程程曲线，，并指出出其变化化范围：：(1)膨胀作作功的