第五节理想气体的热力过程

第五节理想气体的热力过程第一页，共二十七页，编辑于2023年，星期四图上表示出来，作定性分析；

研究的基本步骤：

（1）假定过程是可逆的（作为基础、理想、由浅入深分析）；

（2）分析过程中功量w、wt和热量q的相互关系；

（3）在

（4）找到基本状态参数间的关系，特别是的关系。5.1理想气体的热力过程第二页，共二十七页，编辑于2023年，星期四一、四种基本的热力过程1.定容过程（比容积不变的过程叫定容过程）（1）过程特征：

定值

由理想气体状态过程：求得常数，

（2）功量与热量膨胀功：

技术功：

压力减小时wt>0第三页，共二十七页，编辑于2023年，星期四吸热量：

（是定容比热）

内能变化：

熵变：第四页，共二十七页，编辑于2023年，星期四（3）在p-v图和T-s图上表示

加压过程1→2，减压过程1→2'图上

＞0向上凹

第五页，共二十七页，编辑于2023年，星期四第六页，共二十七页，编辑于2023年，星期四2.定压过程（压力保持不变的过程称为定压过程）（1）过程特征：p＝定值

从理想气体状态方程得到

（2）功量热量计算膨胀功：

技术功：

吸热量：

第七页，共二十七页，编辑于2023年，星期四亦可：

也可直接写出理想气体熵变：

熵变：

（3）

图上表示图上是水平线

图上向上凹∵∴

由于

＞

（定压线比定容线更平坦）

第八页，共二十七页，编辑于2023年，星期四1升温2降温pv213定容线TS定压线32第九页，共二十七页，编辑于2023年，星期四3.定温过程（温度保持不变）（1）特征：T=定值定值

（2）功量热量计算膨胀功：

技术功：

（技术功与膨胀功相等）

第十页，共二十七页，编辑于2023年，星期四热量：

（与膨胀功、技术功相等）熵变：

（3）

图上表示由

＝常数，

（双曲线）

图上是一条水平线第十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期四12pv312TS3减压增压第十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期四4.定熵过程（绝热过程）绝热可逆过程的熵保持不变，称为定熵过程（常见：如很快的过程，散热少）（1）过程特征：由于所以令（绝热指数）

第十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期四∴

积分定值

＝定值（定值）

对于1→2过程：

第十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期四（2）功量、热量计算膨胀功：

技术功：

∵

第十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

∴吸热量：

∴

第十六页，共二十七页，编辑于2023年，星期四（3）图上表示

绝热：

（k＞1）等温：

∴定温线比绝热线平坦，即p随v的增大衰减更快。在

图上是一条直线。

第十七页，共二十七页，编辑于2023年，星期四第十八页，共二十七页，编辑于2023年，星期四5.多变过程

上述四种热力过程，都是有一个参数保持不变，这为分析带来了方便，但实际上所有参数都会变化。例如：压气机中气体在被压缩的同时被冷却，使过程在进行中压力、比容和温度都在变，而且传热，因此过程是复杂的。观察发现，许多气体遵守方程：

定值，

符合这一规律的过程叫复变过程。

从另一角度来看，在绝热过程中，气体遵守

定值规律：

（当作常数）

第十九页，共二十七页，编辑于2023年，星期四实际气体中，

是变化的，所以k也是变化的。因此绝热过程与多变过程就有许多相似之处，也是很好理解的。

事实上，其它的过程也往往是多变过程的特殊情况例：比如：常数（定压过程）

常数（定温过程）

常数（绝热过程）

（定容过程）

常数常数对第二十页，共二十七页，编辑于2023年，星期四所以这些过程都是

常数的特例（故称多变过程，）多变过程与绝热过程有完全相同的形式，只是系数不同。

（1）特征：

（2）膨胀功：

（3）技术功：

（4）热量：

第二十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期四∵

∴

因此：

令则（5）熵变：

在

图上，可根据n的大小画出。第二十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期四二、气体和蒸汽的压缩

气体压缩过程是常见的，冰箱、空调的压缩机，空压机，通风机等。它们的稳态耗工计算，我们在前面已经有所讨论，但前面讨论的比较简单，这里作为理想气体技术功计算的例子进行初步讨论，求能量平衡还是要第一定律。第二十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

压缩过程，气体终压p2初压p1之比为增压比

无论对活塞式还是叶轮式压气机，在稳态流动过程时，有如果绝热，则

（负功、消耗功）

在图上，为所围的面积。第二十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期四对等温过程，若达到同样的终压，则为

（等温更平坦）。

可见

更小。（等温压缩更省功）

多变过程，则在等温与绝热线之间：

第二十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期四在

图上，（1＜n＜k）

压气过程的技术功：定温：

多变：

定熵：

由图示：

＜

＜定温压缩最省功，终温最低。第二十六