工程熱力學(xué)講義第四章

第四章

理想氣體的熱力過程--Idealgasthermodynamicprocess§4–1研究熱力過程的目的及一般方法一、基本熱力過程(fundamental

thermodynamicprocess)101吸氣12壓縮23噴油、燃燒34燃燒45膨脹作功50排氣簡化：引用空氣標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)燃燒2-3等容吸熱+3-4定壓吸熱排氣5-1等容放熱壓縮、膨脹1-2及4-5等熵過程吸、排氣線重合、忽略燃油質(zhì)量忽略燃?xì)獬煞指淖兒雎?在logp-logV圖上有l(wèi)ogp=-nlnV+c=常數(shù)

多變過程(polytropicprocess)二、研究熱力過程的目的、方法(isobaricprocess;constantpressureprocess)(isometricprocess;constantvolumeprocess)(isentropicprocess;reversibleadiabaticprocess)(isothermalprocess;constanttemperatureprocess)31）目的：以第一定律為基礎(chǔ)，理想氣體為工質(zhì)，

分析可逆的基本熱力過程中能量轉(zhuǎn)換、傳遞

關(guān)系，揭示過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律

及熱量和功量的計算2）方法和手段求出過程方程及計算各過程初終態(tài)參數(shù)。根據(jù)第一定律及理想氣體性質(zhì)計算過程中功和熱。畫出過程的p-v圖及T-s圖，幫助直觀分析過程中參數(shù)間關(guān)系及能量關(guān)系?？捎玫墓?5§4–2定壓、定容和定溫過程一、過程方程定容過程（v=常數(shù)）定壓過程（p=常數(shù)）定溫過程(T=常數(shù))6二、在p-v圖及T-s圖上表示定壓過程（p=常數(shù)）n=0定溫過程(T=常數(shù))n=1定容過程（v=常數(shù)）n=7定容過程：定壓過程：定溫過程：8二、比熱容定容過程

定壓過程

定溫過程三、Δu、

Δh和Δs定容過程9定壓過程定溫過程10四、w、wt和q定容過程定壓過程11定溫過程p12§4–3等比熵（可逆絕熱）過程一、過程方程(A)(B)－比熱容比以k表示又稱定熵指數(shù)取定比熱容，積分絕熱可逆13二、初、終狀態(tài)參數(shù)的關(guān)系取定比熱容，積分由推導(dǎo)過程，上述三式適用于：

理想氣體，定比熱，可逆絕熱過程。kk122111--=vTvTkk11--kk2211--=pTpT14三、在p-v圖及T-s圖上表示絕熱、可逆q=0s=定值pvk=定值n=k15nn16三、比熱容17五、過程中能量w和wt計算－用定值比熱容0018六、變比熱絕熱過程的圖表計算法1、查表2、用代替1）計算w和wt19定義

比較（A）與（B）令2）計算終了狀態(tài)參數(shù)T2和V2類似Pr、vr僅是T的函數(shù)，對應(yīng)關(guān)系制成圖表。20§4–4多變過程一、過程方程二、在p-v圖及T-s圖上表示n在p-v圖t-s圖是任意一條雙曲線，位置取決于n值n21a)Δu、Δh和Δs三、過程功、技術(shù)功及過程熱量22b)w，wt和q23q=c)比熱容24多變指數(shù)25d)多變過程的能量關(guān)系w/q：膨脹，吸熱，壓縮,放熱膨脹，放熱，壓縮,吸熱26（五）過程綜合分析1、各種過程在p-v、T-s圖上的位置2、坐標(biāo)圖上過程特性的判斷1）參數(shù)變化趨勢，能量傳遞方向2）過程功正負(fù)的判斷3）過程熱量正負(fù)判斷4）熱力學(xué)能增減的判斷3、理想氣體可逆過程計算公式列表27

1、各種過程在p-v、T-s圖上的位置

斜率：A、在p-v圖中斜率與n有關(guān)B、在t-s圖中斜率也與n有關(guān)28定容過程：定壓過程：定溫過程：定熵過程：29

2、各種過程在p-v、T-s圖上特性的判斷A、過程功的正負(fù)以定容線為分界，右側(cè)或右下－w>0B、過程熱量的正負(fù)以定熵線為分界，右上或右側(cè)－Δs>0、q>0C、熱力學(xué)能（或焓）的增減以定溫線為界，右上或上側(cè)－Δu>0(Δh>0)30D、在p-v圖上確定T增大及s增大方向

在T-s圖上確定p增大及v增大方向利用特殊過程的特性，如利用過程的能量關(guān)系，如031E、在T-s圖上用圖形面積表示Δu和Δh例：ha-hb用什么面積表示?思考：Δu，如何？依據(jù)：

a）T-s圖上過程下面積表示qb）qp=Δh，qv=Δu考慮過程等壓

ca3、理想氣體可逆過程計算公式列表32如圖，某種理想氣體有兩任意過程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆絕熱線上，試問：Δuab和Δuac哪個大？解：（方法一）過b、c分別作等溫線（方法二）考慮過程bc33某理想氣體經(jīng)歷4個過程，如T-s圖1）將各過程畫在p-v圖上；2）指出過程加熱或放熱，膨脹或壓縮。解：1-21-41-51-334

0.5kmol某種單原子理想氣體，由25°c，2m3可逆絕熱膨脹到1atm，然后在此狀態(tài)的溫度下定溫可逆壓縮回到2m3。1）畫出各過程的p-v圖及T-s圖；2）計算整個過程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。2）先求各狀態(tài)參數(shù)解：1）35等溫過程：熱量=膨脹功=技術(shù)功3637封閉氣缸中，氣體初態(tài)p1=8MPa，t1=1300°c，經(jīng)過可逆的多變膨脹過程變化到終態(tài)p2=0.4MPa，t2=400°c已知該氣體的氣體常數(shù)Rg=0.287kJ/kg·k，試判斷氣體在該過程中各是放熱還是吸熱的？（比熱為常數(shù)cV=0.716kJ/kg·k）解：1到2是可逆多變過程，對初，終態(tài)用理想氣體狀態(tài)方程式有38所以多變指數(shù)多變過程膨脹功故是吸熱過程39選講

一容積為0.15m3的儲氣罐內(nèi)有氧氣，初態(tài)壓力p1=0.55MPa，溫度t1=38°c，罐上裝有壓力控制閥，壓力超過0.7MPa時，閥門打開，維持罐內(nèi)壓力為0.7MPa，對罐內(nèi)氧氣加熱，問：當(dāng)罐中氧氣溫度為285°c時，對罐內(nèi)共加入多少熱量？（Rg=260J/kg·K；cv=657J/kg·K；cp=917J/kg·K）40解：氧氣41QV：因1到2為定比體積過程，過程中m不變，所以Qp：2到3過程中氣體壓力不變，但質(zhì)量改變42注意：本題也可以從基本能量方程著手，對2到3過程考慮流入-流出=內(nèi)增據(jù)質(zhì)