理想气体的基本热力过程（工程热力学课件）

理想气体的热力性质及基本热力过程理想气体四个基本热力学过程分析计算理想气体的基本热力过程AB研究热力过程的目的和方法四个基本热力过程1、研究目的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）；Δu、Δh和Δs按前述的方法计算。状态参数的变化关系（p、v、T、s）；过程曲线在p-v图及T-s图上的表示。

2、研究方法根据过程特点，列出过程方程式；建立基本状态参数间的关系式；在p－v图、T－s图上绘出过程曲线；计算△u，△h，△s；计算过程中的能量传递、转换量：q，w，wt。一、研究热力过程的目的和方法二、四个基本热力过程定容过程定温过程定压过程定熵过程01020304(一)定容过程(动画)概念：等容过程是工质在变化过程中容积保持不变的热力过程。如内燃机中的燃烧过程。1、过程方程式：v=定值2、基本状态参数间的关系式：在定容过程中，工质的压力与热力学温度成正比二、四个基本热力过程(一)定容过程功量与热量的分析计算：1）定容过程不作膨胀功，即2）定容过程的技术功：因而定容过程实质上是个热变功的准备过程二、四个基本热力过程利用热力学一定律计算：因容积功为零，即系统接受的热量全部用于增加工质的内能。当比热为定值时：

利用比热计算：当比热容为定值时吸热T增加p增加对理想气体的定容过程有如下规律放热T下降P下降热量计算二、四个基本热力过程过程曲线T-s图上的斜率：1-2为定容加热过程，气体升温升压；2-1为定容放热过程，气体降温降压。定容线为一条斜率为正的指数曲线垂直于v坐标的直线定容过程的p-v图及T-s图wt二、四个基本热力过程(二)定压过程(动画)概念：压力保持不变时系统状态发生变化所经历的过程，电厂中各种换热设备中的加热或冷却过程。1、过程方程：p=常量2、过程中状态参数之间的关系：由：定压过程中，比容与热力学温度成正比二、四个基本热力过程功量与热量的分析计算1）膨胀功：对理想气体可写成：2）定压过程技术功：二、四个基本热力过程4、过程曲线可见：定压过程中加给工质的热量等于工质焓的增加。定压过程吸热量计算定压线为一条斜率为正的指数曲线T-s图上的斜率：注：在T-s图中，定容线比定压线陡。1-2为定压加热过程，气体升温膨胀；2-1为定压放热过程，气体降温压缩。平行于v坐标的直线定压过程的p-v图及T-s图二、四个基本热力过程(三)定温过程(动画)概念：定温过程是工质在变化过程中温度保持不变的热力过程。对理想气体，定温过程也是定热力学能过程和定焓过程。1、过程方程式：T=定值2、基本状态参数间的关系式：定温过程中，压力与比容成反比二、四个基本热力过程功量与热量的分析计算1）膨胀功为2）定压过程技术功：即定温过程中工质吸收的热量全部转换为体积功。理想气体的定温过程，在数值上，体积功、技术功和热量三者相等。二、四个基本热力过程过程曲线定温过程在P-V图中为一条等轴双曲线，在T-S图中为一条平行于S轴的平行直线。1-2为定温加热过程，气体定温吸热膨胀；2-1为定温放热过程，气体定温放热压缩。定温过程的p-v图及T-s图

21wt二、四个基本热力过程(四)定熵过程(动画)概念：定熵过程是可逆绝热的热力过程为定熵过程。也称为可逆绝热过程。如电厂汽轮机中的蒸汽的膨胀过程可近似看为定熵过程。q=0的热力过程.1、过程方程式：k----绝热指数或比热比,k=cp/cv单原子气体k=1.66双原子气体k=1.4多原子气体k=1.332、基本状态参数间的关系式：因此有：工质绝热膨胀时，比容增大，压力降低，温度降低二、四个基本热力过程功量与热量的分析计算1）膨胀功为：2）定熵过程技术功：3）热量：上式说明：在绝热过程中，工质膨胀对外做的容积功等于工质内能的减少。上式说明：在绝热膨胀过程中，工质对外做的技术功等于工质焓的减少量。对理想气体：绝热过程中，工质对外做的技术功等于容积功的K倍。wt=kwwt二、四个基本热力过程注意：只有可逆的绝热过程才是定熵过程，不可逆绝热过程是一个熵增过程；可用其熵增来衡量绝热过程的不可逆程度。定熵过程在P-V图中为一条不等轴双曲线，在p-v图中，绝热过程线比定温过程线陡；在T-S图中为一条垂直于S轴的直线。1-2为定熵膨胀过程，气体降压降温；2-1为定熵压缩过程，气体升压升温。绝热过程的p-v图及T-s图wt过程曲线二、四个基本热力过程（五）多变过程简介概念：满足以下过程方程式的热力过程。式中n为多变指数，前述的四种典型过程均为多变过程的一个特例：n=0→pv0=p=常量—定压过程；n=1→pv=常量—定温过程；n=κ→pvκ=常量—绝热过程；n=∞→p1/nv=p0v=v=常量—定容过程.二、四个基本热力过程多变过程在状态参数坐标图上的表示在p-v图中，绝热过程线比定温过程陡，均为双曲线；在T-s图中，定容过程线比定压过程陡，均为指数曲线。n顺时针方向增大。两图的过程线和区间一一对应。dv>0,功量为正。ds>0,热量为正。dT>0→du>0，dh>0。二、四个基本热力过程多变过程P-V图和T-S图分析二、四个基本热力过程选用不同的比热容求热量时采用的公式有区别。在温度较低且计算精度要求不高时，采用定值比热容计算较简单；而在温度变化范围大，尤其是涉及较高温度时，用定值比热容计算将会产生较大误差，这时应采用平均比热容计算。AB讨论利用工程图表时，常会遇到表中不能直接查到的参数值，此时需要运用插值的方法。如本题中需要确定27℃和327℃的平均定压质量比热容，而表中不能直接查出。常用的最简单的插值方法为线性插值，如题中所示。【例3-6】某200MW机组锅炉的空气预热器，将压力为0.12Mpa，温度为27℃的2000kg空气在定压下加热到227℃。试求初、终状态的容积、热力学能的变化量及过程中所加入的热量。设比热容为定值。解：空气的初态容积为空气经历定压过程后，终态容积为热力学能的变化量为空气的吸热量为例题