分析熱力過(guò)程的目的

1、分析熱力過(guò)程的目的第1頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一分析熱力過(guò)程的目的、方法和內(nèi)容 等容過(guò)程 等壓過(guò)程 等溫過(guò)程 介紹等容、等壓、等溫的過(guò)程方程、能量轉(zhuǎn)換和過(guò)程曲線 過(guò)程的能量轉(zhuǎn)換 能量轉(zhuǎn)換及其計(jì)算 2/14第2頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一第三章 氣體的熱力過(guò)程熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中熱能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換是通過(guò)工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。研究熱力過(guò)程才可以弄清楚熱能和機(jī)械能的實(shí)際轉(zhuǎn)換情況和影響它們轉(zhuǎn)換的因素。 31 分析熱力過(guò)程的目的、方法和內(nèi)容第3頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一分析熱力過(guò)程時(shí)，作如下簡(jiǎn)化假定：(1)氣體

2、的狀態(tài)變化過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程；(2)氣體是完全氣體。即在任一平衡狀態(tài)下，其參數(shù)關(guān)系符合完全氣體的狀態(tài)方程式；(3)比熱容是常數(shù)，即比熱容不隨溫度而變化。(4)實(shí)際過(guò)程近似地看作是具有某一簡(jiǎn)單特征的一個(gè)特殊過(guò)程。第4頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一分析熱力過(guò)程的主要內(nèi)容是：(1)建立工質(zhì)在熱力過(guò)程中狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律：根據(jù)過(guò)程進(jìn)行的特點(diǎn)，在符合狀態(tài)方程及熱力學(xué)定律解析式的條件下，求出狀態(tài)參數(shù)之間變化關(guān)系過(guò)程方程式。(2)確定工質(zhì)在熱力過(guò)程中能量變換特性：計(jì)算過(guò)程中內(nèi)能的變化、焓的變化和工質(zhì)與外界之間所交換的熱量和功。第5頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分

3、，星期一32 等容過(guò)程一、過(guò)程的定義等容過(guò)程是指氣體在容積不變或比容保持不變的條件下進(jìn)行的熱力過(guò)程。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程就近似于等容過(guò)程。圖131(a)表示等容加熱過(guò)程，其中活塞不動(dòng)。 二、過(guò)程特點(diǎn) V= 常數(shù) 或 = 常數(shù)第6頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一三、過(guò)程方程或 說(shuō)明： 在等容過(guò)程中，氣體的壓力與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)對(duì)氣體加熱時(shí)，溫度升高，壓力增大，氣體放熱，溫度降低，壓力減少。 第7頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一四、過(guò)程曲線圖131（b）和圖131（c）即在Pv圖上是一條與v軸相垂直的直線；在Ts圖上是一條

4、指數(shù)曲線，且斜率隨溫度的升高而增大，亦即溫度越高，曲線的斜率在Ts圖中越陡峭。第8頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一五、過(guò)程能量交換情況1、容積功V=0常數(shù)或dv=0，所以不論是加熱或放熱，氣體對(duì)外均不做容功，即2、內(nèi)能的變化量3、換熱量第9頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一例：氣缸內(nèi)有0.002kg空氣，溫度為300，壓力為8bar，定容加熱后的壓力為40bar，求加熱后的溫度，加給空氣的熱量，設(shè)空氣的等容比熱為0.718解 已知 T= 273300= 573K, = 8bar = 40 bar 得加熱后的空氣溫度為加熱量為第10頁(yè)，共25頁(yè)，

5、2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一 例 某完全氣體的定壓比熱容為2.2 ，分子量為16.04。該氣體8kg在等容條件下自17加熱至187，求該氣體的(1)容積功（2）焓的變化(3)換熱量。解：(1)因?yàn)閂=常數(shù) 所以容積功 (2)焓的變化 (3) 換熱量 正號(hào)表示對(duì)該氣體加熱。第11頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一33 等壓過(guò)程一、過(guò)程的定義氣體在壓力保持不變的條件下進(jìn)行的熱力過(guò)程。有些活塞式柴油機(jī)及渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程，壓力變化很小，近似于定壓加熱。圖132(a) 。二、過(guò)程特點(diǎn) P = 常數(shù)第12頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星

6、期一三、過(guò)程方程式 說(shuō)明：在定壓過(guò)程中，氣體的比容與熱力學(xué)溫度成正比；對(duì)氣體加熱，溫度升高，比容增大，氣體放熱，溫度降低，比容減小。 第13頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一四、過(guò)程曲線PV圖如圖132(b)所示；Ts圖如圖132(c) 所示。即在Pv圖上是一條與P軸相垂直的直線；在Ts圖上是一條指數(shù)曲線，且斜率隨溫度的升高而增大，亦即溫度越高，曲線的斜率在Ts圖中越陡峭。 第14頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一五、能量交換情況1、容積功2、內(nèi)能的變化量 3、換熱量 第15頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一例 壓力為8b

7、ar，溫度為327的空氣進(jìn)入燃燒室內(nèi)定壓加熱，使其溫度升高到927。設(shè)燃?xì)獾亩▔罕葻崛?燃?xì)獾臍怏w常數(shù) ，求(1)燃燒前后氣體的比容(2)每千克氣體的加熱量(3)膨脹功(4)內(nèi)能的變化量解 (1)燃燒前的比容第16頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一(2)燃燒后的比容(3)每千克氣體的加熱量(4)每千克氣體的容積功(5)每千克氣體的內(nèi)能變化量 =（1.1570.287）（1200600） =522第17頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一例 開(kāi)始時(shí)活塞汽缸的體積為0.1m，其中有壓力為1.15bar的空氣0.1kg,若在壓力不變的情況下,體積縮小為原

8、來(lái)的75%,求終點(diǎn)的溫度,變化過(guò)程中換熱量的大小和方向。解 開(kāi)始時(shí)，空氣的溫度由完全氣體方程可得 終了時(shí)，空氣的溫度按定壓過(guò)程的關(guān)系式可得取 =常數(shù)，即 ，故 負(fù)號(hào)表示對(duì)外界放熱。第18頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一34 等溫過(guò)程 一、過(guò)程的定義氣體在溫度保持不變的條件下進(jìn)行的加熱或放熱過(guò)程。在充分冷卻，并且運(yùn)轉(zhuǎn)速度比較慢的壓氣機(jī)的壓縮過(guò)程是接近等溫過(guò)程的。在研究發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性及理解其它過(guò)程的有關(guān)性質(zhì)時(shí)，等溫過(guò)程具有一定的指導(dǎo)意義。二、過(guò)程特點(diǎn) T = 常數(shù) 第19頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一三、過(guò)程方程對(duì)于完全氣體，根據(jù)狀態(tài)方程式

9、 ，得等溫過(guò)程的方程式為 或 說(shuō)明：在等溫過(guò)程中，氣體的壓力和比容成反比。等溫膨脹過(guò)程，比容增大，壓力降低；等溫壓縮過(guò)程 ，比容減小，壓力升高。第20頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一 四、過(guò)程曲線Pv圖為雙曲線；如圖l33(a)五、能量交換情況1、容積功2、內(nèi)能du = 0 或 u1 = u2di = 0 或 i1= i23、換熱量第21頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)54分，星期一例 壓力為lbar，溫度為290K的1kg空氣，在氣缸內(nèi)進(jìn)行定溫壓縮，設(shè)終了狀態(tài)的壓力為6bar，求起始和終了的比容，氣體與外界交換的熱量。解 起始狀態(tài)的比容終了狀態(tài)的比容因故負(fù)號(hào)表示氣體向