工學(xué)發(fā)動機(jī)原理課件-第一章-工程熱力學(xué)基礎(chǔ)

汽車發(fā)動機(jī)原理汽車發(fā)動機(jī)原理1課程概述一、課程的性質(zhì)和任務(wù)

1、研究發(fā)動機(jī)的性能評價（性能指標(biāo)）和基本工作過程（換氣、混合氣形成、燃燒），發(fā)動機(jī)特性、增壓等，發(fā)動機(jī)平衡、排氣污染與噪聲。2、分析影響發(fā)動機(jī)性能的因素。3、找出提高發(fā)動機(jī)性能的一般規(guī)律。二、課程的地位和作用

本課程是一門專業(yè)課，為發(fā)動機(jī)的使用、維修打基礎(chǔ)。本課程在整個課程體系中起承上啟下的作用，對今后的實際工作起指導(dǎo)作用。課程概述一、課程的性質(zhì)和任務(wù)2三、課程主要內(nèi)容課程的主要內(nèi)容分兩部分：

《工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識》-必要的理論基礎(chǔ)

《汽車發(fā)動機(jī)原理》主要內(nèi)容包括：工程熱力學(xué)基礎(chǔ)、發(fā)動機(jī)實際循環(huán)和性能指標(biāo)、燃料和燃燒、發(fā)動機(jī)換氣、汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒過程、柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒過程、發(fā)動機(jī)特性、發(fā)動機(jī)增壓與中冷技術(shù)等。三、課程主要內(nèi)容3三、課程的特點、要求、學(xué)時分配、考核特點:本課程理論性較強，課堂上的講授以理論分析和推導(dǎo)為主，配有實驗環(huán)節(jié)。要求:課上集中精力，做好筆記，課下及時復(fù)習(xí)，完成作業(yè)。重點在于理解，主要章節(jié)要熟練掌握。學(xué)時分配：總學(xué)時32，其中實驗4學(xué)時考核：本課程為考試課，平時10%；實驗10%；考試80%。參考書：1.《汽車發(fā)動機(jī)原理》（第二版）陳培陵主編人民交通出版社20032.《內(nèi)燃機(jī)學(xué)》周龍保主編機(jī)械工業(yè)出版社2003三、課程的特點、要求、學(xué)時分配、考核4第一章工程熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)是研究能量（熱能）性質(zhì)和轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)。工程熱力學(xué)是其最早發(fā)展的一個分支。本章主要內(nèi)容：1、熱力狀態(tài)、熱力過程、參數(shù)2、熱力學(xué)的基本定理：熱力學(xué)第一定理和第二定理。2、典型熱力過程和熱力循環(huán)。3、發(fā)動機(jī)的理想循環(huán)。第一章工程熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)是研究能量（熱能）性質(zhì)和轉(zhuǎn)換規(guī)律5第一節(jié)氣體的狀態(tài)及狀態(tài)方程

重點掌握：

1、基本概念：熱力系統(tǒng)、工質(zhì)、熱力狀態(tài)、理想氣體等；2、熱力系統(tǒng)分類；3、P-V圖。第一節(jié)氣體的狀態(tài)及狀態(tài)方程重點掌握：6一、熱力系統(tǒng)1、定義：在熱力學(xué)中，把某一宏觀尺寸范圍內(nèi)的工質(zhì)體為研究的具體對象，稱為熱力系統(tǒng)；熱力系外界界面2、工質(zhì)：在熱力設(shè)備中用來實現(xiàn)熱能與其它形式的能量交換的物質(zhì)。※熱力設(shè)備通過工質(zhì)狀態(tài)的變化實現(xiàn)與外界的能量交換。研究對象以外的一切物質(zhì)，稱為外界；熱力系統(tǒng)和外界的分界面，稱為界面。一、熱力系統(tǒng)熱力系外界界面2、工質(zhì)：在熱力設(shè)備中用來實現(xiàn)熱能7二、熱力狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)1、熱力狀態(tài)：熱力系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況。熱力平衡狀態(tài)：當(dāng)外界條件不變系統(tǒng)內(nèi)狀態(tài)長時間不變。（具有均勻一致的P、T）2、狀態(tài)參數(shù)：用來描述氣體熱力狀態(tài)的物理量基本狀態(tài)參數(shù)：可直接測量的狀態(tài)參數(shù)，包括：壓力(P)、比容(ν)、溫度(T)。主要狀態(tài)參數(shù)：壓力P、比容ν、溫度T、內(nèi)能Ｕ、熵Ｓ、焓Ｈ。二、熱力狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)1、熱力狀態(tài)：熱力系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)8三、基本狀態(tài)參數(shù)1、比容：用ν表示，單位是m3/kg。定義：單位質(zhì)量的物質(zhì)所占的容積。即：ν=V/MV--物質(zhì)的容積,[m3];M--物質(zhì)的質(zhì)量，[kg]。比容的倒數(shù)是？2、壓力：用P表示，單位是Pa，Mpa、kPa。定義：系統(tǒng)單位面積上受到的垂直作用力。即：P=F/A壓力的測量3、溫度：用T表示，單位是K。定義：表征物體的冷熱程度（Ｔ↑氣體分子的平均動能越大）三、基本狀態(tài)參數(shù)1、比容：用ν表示，單位是m3/kg。壓力9四、理想氣體的狀態(tài)方程

1、理想氣體：氣體分子本身不占有體積，分子之間無相互作用力的氣體。

2、理想氣體的狀態(tài)方程：

Pν=RTPV=mRTV=mν

對空氣，R=0.287kJ/kg·K3、壓容圖氣體的狀態(tài)也可用P-V圖上的一個點表示，比較直觀。四、理想氣體的狀態(tài)方程氣體的狀態(tài)也可用P-V圖上的一個10第二節(jié)熱力過程及過程量

重點掌握：

1、基本概念：熱力過程、膨脹功、熱量、熵；2、熱力狀態(tài)參數(shù)與熱力過程參數(shù)的區(qū)分與聯(lián)系；3、膨脹功、熱量的計算，正負(fù)的規(guī)定；4、T-S圖。第二節(jié)熱力過程及過程量重點掌握：11膨脹功的計算：δW=Fdx=APdx=PdV

W12=∫12PdV對單位質(zhì)量的工質(zhì)：w12=W/m=∫12PdV/m=∫12Pdν※故P-V圖上,W12為過程線與橫軸圍成的面積。一、熱力過程熱力系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)到另一個平衡狀態(tài)的變化歷程。P-V圖上,一個點表示氣體的一個熱力狀態(tài);一條曲線表示一個熱力過程。二、膨脹功Ｗ（Ｊ）氣體在熱力過程中由于體積發(fā)生變化所做的功（又稱為容積功）膨脹功的計算：δW=Fdx=APdx=PdV一、熱力過程12由δW=PdV得：dV>0，膨脹,δW>0，系統(tǒng)對外界做功；dV<0，壓縮,δW<0，外界對系統(tǒng)做功；dV=0，δW=0，系統(tǒng)與外界之間無功量傳遞。膨脹,W>0壓縮,W<0※可逆過程是無摩擦、無溫差傳熱的平衡過程，是實際過程的理想極限。規(guī)定：系統(tǒng)對外界做功為正，外界對系統(tǒng)做功為負(fù)由δW=PdV得：膨13三、熱量是系統(tǒng)與外界之間依靠溫差來傳遞的能量形式，用Q表示

q=Q/mJ/kg規(guī)定：傳入熱力系統(tǒng)的熱量為正值，即吸熱為正；傳出熱力系統(tǒng)的熱量為負(fù)值，即放熱為負(fù)?！鶡崃颗c功一樣，是系統(tǒng)在熱力過程中與外界傳遞的能量形式，因此是過程量，不是狀態(tài)參數(shù)。三、熱量14四.熵和溫熵圖熵S的增量等于系統(tǒng)在可逆過程（溫差無窮?。┲薪粨Q熱量除以傳熱時絕對溫度的商：

ds=δq/T1Kg工質(zhì)的熵的單位J/kgKmKg工質(zhì)熵的單位Ｊ/K※比容ν的變化量標(biāo)志著有無做功，熵s的變化量標(biāo)志著有無傳熱。熵s（導(dǎo)出量）是一個狀態(tài)參數(shù)ds>0,Q>0,吸熱;ds<0,Q<0,放熱;ds=0,無熱量交換.吸熱,Q>0放熱Q<0四.熵和溫熵圖※比容ν的變化量標(biāo)志著有無做功，熵s的變化量標(biāo)15第三節(jié)熱力學(xué)第一定律

重點掌握：

1、熱力學(xué)第一定律的表述；2、內(nèi)能與溫度的關(guān)系；3、閉口系統(tǒng)能量方程；3、理想氣體內(nèi)能的計算。第二講第三節(jié)熱力學(xué)第一定律重點掌握：第二講16一、熱力學(xué)第一定律定義：當(dāng)熱能與其它形式的能量相互轉(zhuǎn)換時，能的總量保持不變。＊可表述為：不花費任何能量就產(chǎn)生功的第一類永動機(jī)是不存在的。＊可表述為：對于任何一個熱力系統(tǒng)：

進(jìn)入系統(tǒng)的能量-離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)內(nèi)部儲存能量的變化量※熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律在熱力學(xué)上的具體應(yīng)用。它表達(dá)工質(zhì)在受熱作功過程中，熱量、作功和內(nèi)能三者之間的平衡關(guān)系。一、熱力學(xué)第一定律17二、內(nèi)能（U）-工質(zhì)內(nèi)部所具有的各種能量總稱

系統(tǒng)本身所具有的能量包括：宏觀能量包括：微觀能量即系統(tǒng)的內(nèi)能，包括：動能位能：機(jī)械能宏觀能量微觀能量內(nèi)動能內(nèi)位能內(nèi)位能與分子間的距離、吸引力有關(guān),是比容的函數(shù)；內(nèi)動能包括移動動能、轉(zhuǎn)動動能和振動動能，是溫度的單值函數(shù)?！鶎τ诶硐霘怏w，不考慮分子間的位能，故內(nèi)能只是分子的內(nèi)動能，僅與溫度有關(guān)，是溫度的單值函數(shù)，用符號u表示，單位J。二、內(nèi)能（U）-工質(zhì)內(nèi)部所具有的各種能量總稱宏觀能量包括：微18三、閉口系統(tǒng)的能量方程1、定義:

與外界沒有質(zhì)量交換的系統(tǒng)。

2、能量方程式

Q-W=ΔU故Q=ΔU+W對于微元過程：δQ=dU+δW對于1kg工質(zhì)：q=Δu+w

（Ｊ/Kg)—閉口系統(tǒng)能量方程※以上各項均為代數(shù)值，可正可負(fù)或零，且不受過程的性質(zhì)和工質(zhì)性質(zhì)的限制。三、閉口系統(tǒng)的能量方程故Q=ΔU+W對于微元過程：δQ=dU19四、理想氣體的比熱1、比熱的定義和單位熱容量：向熱力系統(tǒng)加熱（或取熱）使之溫度升高（或降低）1K所需的熱量,用C表示。比熱：單位質(zhì)量工質(zhì)的熱容量，用c表示。即c=C/m單位J/(kgK）或：c=dq/dT（即：單位質(zhì)量的物質(zhì)作單位溫度變化時吸/放的熱量）

四、理想氣體的比熱202、比熱與過程的關(guān)系＊功量和熱量都是過程量，故比熱與過程有關(guān)。＊熱力過程中最常見的加熱過程是保持壓力不變和容積不變，因此比熱也相應(yīng)的分為定壓質(zhì)量比熱和定容質(zhì)量比熱，分別以符號cP

和cν表示。＊絕熱指數(shù)：K=cP/cν3、比熱與氣體性質(zhì)、溫度的關(guān)系

實驗證明，多數(shù)氣體的比熱隨溫度的升高而增大，但為使計算簡便，不考慮比熱隨溫度的變化，即采用定值比熱（或定比熱）。2、比熱與過程的關(guān)系21五、理想氣體內(nèi)能的計算在保持系統(tǒng)容積不變的加熱過程中，加熱量為：

由于c=dq/dT→dq=cdT→q=∫12cdT

→q=c(T2-T1)故：對于定容過程：qν=cν(T2-T1)推出：Δu=cv(T2-T1)※內(nèi)能是一狀態(tài)量，與熱力過程無關(guān)，且理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，故上述公式適用于任何熱力過程。且w=0，由熱力學(xué)第一定律：q=w+Δu五、理想氣體內(nèi)能的計算推出：Δu=cv(T2-T1)※內(nèi)能是22第四節(jié)理想氣體的熱力過程

重點掌握：1、典型熱力過程的過程量的計算；2、典型熱力過程在P-V圖和T-S上的表示；3、典型熱力過程在P-V圖上的比較；4、多變過程的概念。第四節(jié)理想氣體的熱力過程重點掌握：23概述

工程熱力學(xué)把熱機(jī)循環(huán)概括為工質(zhì)的熱力循環(huán)，熱力循環(huán)可分成幾個典型的熱力過程進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出整個熱力循環(huán)的熱功轉(zhuǎn)換規(guī)律。典型的熱力過程：定容、定壓、定溫和絕熱—稱為基本熱力過程熱力過程分析一般方法：研究理想氣體的可逆過程，導(dǎo)出過程方程，按熱力學(xué)第一定律計算熱量、內(nèi)能和功，然后引入經(jīng)驗修正系數(shù)，換算成實際氣體的不可逆過程?！赡孢^程：若狀態(tài)1經(jīng)歷平衡過程到狀態(tài)2，并對外做功；若外界施加同樣的壓縮功，偱原過程曲線回到狀態(tài)1，且外界恢復(fù)到原狀態(tài)。※可逆過程是無摩擦、無溫差的內(nèi)平衡過程，是無任何損失的理想過程。概述24一、定容過程1、定義：過程進(jìn)行中系統(tǒng)的容積（比容）保持不變的過程。2、過程方程式：ν=常數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：P1/P2=T1/T2,

P1/T1=P2/T24、過程量的計算：由W12=∫12PdV，且dV=0

→

w=0→q=Δu即：加入工質(zhì)的熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)的內(nèi)能。又q=Δu+w，

q=qν=Δu

=cν(T2-T1)由PV=RT

知，P/T=常數(shù)，所以：一、定容過程P1/P2=T1/T2,P1/T1=P2/T2255、過程曲線等容加熱溫度升高等容放熱溫度降低２’２5、過程曲線等容加熱等容放熱２’２26二、定壓過程1、定義：過程進(jìn)行中系統(tǒng)的壓力保持不變。2、過程方程式：P=常數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：由ν/T=常數(shù)

ν1/T1=ν2/T2ν1/ν2=T1/T24、過程量的計算：qp=cp(T2-T1)w=∫12Pdν=P(ν2-ν1)又

Δu

=cν(T2-T1)

由熱力學(xué)第一定律：qp=Δu+w=Δu+∫12Pdν=Δu+∫12RdT=Δu+R(T2-T1)cp(T2-T1)=cν(T2-T1)+R(T2-T1)得:cp=cν+R

—邁耶公式另外：

cp/cν=k—絕熱指數(shù)二、定壓過程P=常數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：由ν/T=常數(shù)ν1/275、過程曲線等壓加熱對外做功溫度升高21等壓放熱對內(nèi)做功溫度降低2’★T-s圖上，等壓曲線要比等容曲線平坦（說明在達(dá)到相同氣體溫度下，定壓過程要比定容過程吸收更多的熱量）。5、過程曲線等壓加熱21等壓放熱2’★T-s圖上，等壓曲線要28三、定溫過程1、定義：過程進(jìn)行中系統(tǒng)的溫度保持不變的過程。2、過程方程式：T=常數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：

Pν=RT=常數(shù)P1ν1=P2ν2

4、過程量的計算：T=常數(shù)

所以

u=0由q=w+u可得：q=w※加入系統(tǒng)的熱量全部轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)對外界做的功。三、定溫過程P1ν1=P2ν24、過程量的計算：T=295、過程曲線等溫壓縮對外放熱等溫膨脹吸熱22’5、過程曲線等溫壓縮等溫膨脹22’30四、絕熱過程

1、定義：過程進(jìn)行中系統(tǒng)與外界沒有熱量的傳遞（q=0→

s=q/T=0，故也稱定熵過程）。

2、過程方程式：Pvk=常數(shù)（推導(dǎo)略）

K=cp/cν：絕熱指數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：由Pvk=常數(shù)→P1v1k=P2v2k

→P1/P2=(v2/v1)k又Pv=RT→P=RT/v

→Tvk-1=常數(shù)→T1/T2=(v2/v1)k-1

→T2=T1(v1/v2)k-1=T1εk-14、過程量的計算：

q=w+u

q=0推出：

w=-u

即：外界對系統(tǒng)所做的功全部用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能。四、絕熱過程K=cp/cν：絕熱指數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：由315、過程曲線絕熱壓縮溫度升高絕熱膨脹溫度降低5、過程曲線絕熱壓縮絕熱膨脹32

五、多變過程

在實際的熱力過程中，P、ν、T的變化和熱量的交換都存在，不能用上述某一特殊的熱力過程來分析，需用一普遍的、更一般的過程即多變過程來描述。

1、過程方程式：Pvn=常數(shù)n:多變指數(shù)。

等壓過程；n=1,Pv=常數(shù)等溫過程；n=k,Pvk=常數(shù)絕熱過程；n=∞,v=常數(shù)等容過程。n=0,P=常數(shù)五、多變過程n:多變指數(shù)。等壓過程；n=1,Pv=常數(shù)332、各過程在P-v圖上的比較等壓線:壓力升高部分壓力降低部分等容線:膨脹部分壓縮部分等溫線:溫度升高部分溫度降低部分絕熱線:吸熱部分放熱部分n=1n=kn=nW<0W＞0※

n從到0，放熱→0→吸熱；等溫線右內(nèi)能增加，左內(nèi)能減少。例如壓縮機(jī)壓縮過程：K＞n＞１2、各過程在P-v等壓線:壓力升高部分等容線:膨脹部分等溫線34第五節(jié)熱力學(xué)第二定律

重點掌握：

1、熱力學(xué)第二定律的表述；2、概念與公式：熱力循環(huán)、熱力循環(huán)的熱效率；3、熱機(jī)循環(huán)熱效率；4、卡諾循環(huán)熱力過程組成及其熱效率。第三講第五節(jié)熱力學(xué)第二定律重點掌握：第三講35一、熱力學(xué)第二定律的表述

1、熱量不可能自發(fā)的、不付任何代價的由一個低溫物體傳至高溫物體?！獰崃坎豢赡茏园l(fā)地從冷物體轉(zhuǎn)移到熱物體—克勞修斯（德）提出。

2、不可能制成一種循環(huán)工作的熱機(jī)，僅從單一的高溫?zé)嵩慈崾怪耆D(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Γǖ诙愑绖訖C(jī)），而不向低溫?zé)嵩矗ɡ湓矗┓艧帷！獑螣嵩礋釞C(jī)是不存在的。※能量傳遞（熱功轉(zhuǎn)換）過程的方向、條件和限度問題，即一個熱力過程能否發(fā)生，要由熱力學(xué)第二定律來回答。※熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)是一切自發(fā)的過程都是不可逆的。一、熱力學(xué)第二定律的表述36二、熱力循環(huán)系統(tǒng)從某一狀態(tài)（初始狀態(tài)）出發(fā)，經(jīng)歷一系列的中間狀態(tài)，又回到初始狀態(tài)，這樣一個封閉的熱力過程稱為一個熱力循環(huán)。（在P-V圖上，熱力循環(huán)是一封閉的曲線。）正向循環(huán)—把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的循環(huán)。逆向循環(huán)—靠消耗機(jī)械功將熱量從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩吹难h(huán)。（或稱熱泵循環(huán)）二、熱力循環(huán)371、循環(huán)凈功量1-2-3-4-1：順時針進(jìn)行的熱力過程，過程曲線所圍成的面積為正，稱為正循環(huán)。w

1-4-3-2-1：逆時針進(jìn)行的熱力過程，過程曲線所圍成的面積為負(fù)，稱為負(fù)循環(huán)。循環(huán)凈功W=Q1-Q2Q1為1-2-3，工質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰酫2為3-4-1，工質(zhì)從向低溫?zé)嵩捶艧?、循環(huán)凈功量1-2-3-4-1：順時針進(jìn)行的熱力過程，過程38定義：循環(huán)凈功與從高溫?zé)嵩次諢崃康谋戎郸荰=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1

W:對外作出的循環(huán)凈功；Q1:循環(huán)中吸收的總熱量;Q2:循環(huán)中放出的總熱量。

作用：評價循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。2、熱機(jī)循環(huán)的熱效率定義：循環(huán)凈功與從高溫?zé)嵩次諢崃康谋戎?、熱機(jī)循環(huán)的熱效率39三、卡諾循環(huán)（最理想的熱機(jī)循環(huán)）由兩個定溫過程和兩個絕熱過程組成的可逆循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)的熱效率：1、卡諾循環(huán)的熱效率取決于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟?，高溫?zé)嵩吹臏囟壬仙蜏責(zé)嵩吹臏囟认陆?，則卡諾循環(huán)的熱效率提高。三、卡諾循環(huán)（最理想的熱機(jī)循環(huán)）卡諾循環(huán)的熱效率：1、卡諾循402、卡諾循環(huán)的熱效率永遠(yuǎn)小于1。即在循環(huán)工作的發(fā)動機(jī)中，不可能將吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，必定有部分熱量傳遞給低溫?zé)嵩础?、當(dāng)T1=T2時，卡諾循環(huán)的熱效率為0。即在溫度平衡的系統(tǒng)中，不可能將熱量轉(zhuǎn)化為功（不可能由單一熱源循環(huán)作功）。

4、當(dāng)無論什么工質(zhì)和循環(huán)，在一定溫度范圍T1到T2時之間，不可能制造出熱效率超過1-T2/T1的熱機(jī)。即最高熱效率只能接近1-T2/T1?！@幾條結(jié)論具有普遍性,適用于一切熱機(jī)。2、卡諾循環(huán)的熱效率永遠(yuǎn)小于1。41四、卡諾定理

在兩個不同定溫?zé)嵩撮g工作的任何熱機(jī)的熱效率，不可能大于在同樣兩個熱源間工作的可逆熱機(jī)的熱效率。

推論：

1、一切可逆熱機(jī)的熱效率彼此相等且等于卡諾熱機(jī)的熱效率，不可逆熱機(jī)的熱效率小于可逆熱機(jī)的熱效率。

2、在內(nèi)燃機(jī)上，如果排氣溫度過高，則內(nèi)燃機(jī)的熱效率下降；提高壓縮比，使T1升高，則內(nèi)燃機(jī)的熱效率升高。四、卡諾定理42第六節(jié)活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)重點掌握：1、車用發(fā)動機(jī)的理想循環(huán)各是什么；2、理想循環(huán)各由哪些過程組成；3、影響理想循環(huán)熱效率的因素；4、車用發(fā)動機(jī)理想循環(huán)的比較。第六節(jié)活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)重點掌握：43概述

為便于定量分析內(nèi)燃機(jī)的實際工作過程，將內(nèi)燃機(jī)的某個循環(huán)的各個實際過程全部抽象的概括為若干個可逆過程，這樣得到的一個閉合循環(huán)，稱為理想循環(huán)。

理想化的原則及方法（假設(shè)）：1、工質(zhì)為理想氣體，比熱為定值；2、工質(zhì)在閉口系統(tǒng)中經(jīng)歷的狀態(tài)變化為一閉合循環(huán)；2、工質(zhì)的數(shù)量和化學(xué)成分始終不變；3、組成各循環(huán)的過程都是可逆的；4、工質(zhì)壓縮和膨脹為絕熱，燃燒為定壓或定容，放熱為定容。概述44一、內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)1、內(nèi)燃機(jī)的實際循環(huán)進(jìn)氣：0~1’壓縮：1~2’燃燒：2’~3’膨脹：3’~4’排氣：4’~0一、內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)進(jìn)氣：0~1’452、汽油機(jī)的理想循環(huán)1-2的壓縮過程—絕熱壓縮；2-3的燃燒過程—等容加熱；3-4的膨脹過程—絕熱膨脹；4-1的排氣過程—等容放熱。等容加熱循環(huán)的熱效率：

ηt=1-1/εk-1ε--壓縮比；k--絕熱指數(shù)。—等容加熱(奧托)循環(huán)Q2Q12、汽油機(jī)的理想循環(huán)1-2的壓縮過程—絕熱壓縮；等容加熱循環(huán)463、車用柴油機(jī)的理想循環(huán)—混合加熱(薩巴德)循環(huán)混合加熱循環(huán)的熱效率:1-2的壓縮過程—絕熱壓縮；2-3的燃燒過程—等容加熱；3-4的燃燒過程—等壓加熱；4-5的膨脹過程—絕熱膨脹；5-1的排氣過程—等容放熱。ε=V1/V2--壓縮比,λ=P3/P2

--壓力升高比，ρ=V4/V3--預(yù)脹比，k

--絕熱指數(shù)。δ=V5/V4–后脹比Q1’Q1’’3、車用柴油機(jī)的理想循環(huán)—混合加熱(薩巴德)循環(huán)混合加熱循環(huán)474、低速柴油機(jī)的理想循環(huán)—等壓加熱(狄賽爾)循環(huán)1-2的壓縮過程—絕熱壓縮2-3的燃燒過程—等壓加熱3-4的膨脹過程—絕熱膨脹4-1的排氣過程—等容放熱等容加熱循環(huán)的熱效率：4、低速柴油機(jī)的理想循環(huán)—等壓加熱(狄賽爾)循環(huán)1-2的壓縮48二、影響內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的主要因素**

分析循環(huán)的主要目的是找出影響循環(huán)熱效率的因素，找到提高熱效率的途徑。常用的方法有：

1、解析法：從循環(huán)熱效率的公式出發(fā)進(jìn)行分析。2、圖示法：由P—V圖、T—S圖入手分析。二、影響內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的主要因素**491、壓縮比的影響

壓縮比對上述三種理想循環(huán)的影響是相同的。由熱效率的公式：ε→循環(huán)平均吸熱溫度，而循環(huán)平均放熱溫度↓→循環(huán)溫差

→膨脹比→

ηt

1、壓縮比的影響壓縮比對上述三種理想循環(huán)的影響是相同的。50當(dāng)壓縮比較小時，熱效率隨壓縮比的增加顯著增大；當(dāng)壓縮比較大時，熱效率隨壓縮比的增加增大較少。如圖為定容加熱循環(huán)熱效率隨壓縮比變化的情況:低速柴油機(jī)：=16～22高速柴油機(jī)：=14～20汽油機(jī)：=8～12當(dāng)壓縮比較小時，熱效率隨壓縮比的增加顯著增大；當(dāng)壓縮比較大時512、K的影響

由公式看出，K↑→

ηT↑＊混合氣稀,K較大。＊K取決于工質(zhì)的性質(zhì):

雙原子氣體為1.4；多原子為1.33.＊理想循環(huán)，比熱為定值，Ｋ也為定值。2、K的影響523、λ的影響(1)對定容加熱循環(huán)，λ↑→ηT不變因為λ↑則Q1↑和Q2↑→Q2/Q1不變。(2)對混合加熱循環(huán)，λ↑→ηT↑Q1不變，λ↑值增大

→Q1v↑，則Q1p↓

→Q2↓

→循環(huán)的熱效率↑3、λ的影響534、ρ的影響（1）等容加熱循環(huán)

ρ=1，無影響（2）等壓加熱循環(huán)

ρ↑→ηT↓。(ρ↑→

Q2↑)（3）混合加熱循環(huán)

ρ↑→ηT↓

4、ρ的影響54比較圖中各循環(huán)加熱過程所對應(yīng)的面積，得出：

Q2p>Q2m>Q2v所以：

ηtv>ηtm>ηtp三、活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的比較1、在等壓縮比ε

、等加熱量Q1條件下比較圖中各循環(huán)加熱過程所對應(yīng)的面積，三、活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)552、循環(huán)的最高溫度、最高壓力相同，Q2相同下在T-S圖上比較三種循環(huán)的加熱量和放熱量，可以看出：Q1p>Q1m>Q1v所以：ηtp>ηtm>ηtv

實際內(nèi)燃機(jī)中，由于壓縮比選取的不同，有：ηtm

>ηtp>ηtv2、循環(huán)的最高溫度、最高壓力相同，Q2相同下在T-S圖上比較56第三講思考題：1.熱力學(xué)第二定律如何表述？2.什么是循環(huán)凈功？熱機(jī)的循環(huán)熱效率ηt？3.卡諾循環(huán)由哪幾個熱力過程組成？4.汽油機(jī)與車用柴油機(jī)的理想循環(huán)是什么循環(huán)？它們有哪些過程組成？5.ε

、K、λ、ρ對ηt有何影響？6.在壓縮比、加熱量相同的情況下，三種理想循環(huán)哪種熱效率高？第三講思考題：57熱力系統(tǒng)的分類

（據(jù)界面上物質(zhì)和能力交換的情況分）

閉口系統(tǒng)：與外界無質(zhì)量交換的系統(tǒng)；開口系統(tǒng)：與外界有質(zhì)量交換的系統(tǒng)；絕熱系統(tǒng)：與外界無熱量交換的系統(tǒng)；孤立系統(tǒng)：與外界即無質(zhì)量交換，又無熱量交換的系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)的分類

（據(jù)界面上物質(zhì)和能力交換的情況分）閉口系58壓力的測量當(dāng)系統(tǒng)的壓力高于大氣壓力時，用壓力表測量。P=Pb+PgP:系統(tǒng)壓力（絕對壓力）；Pb:大氣壓力；Pg:表壓力（壓力表讀數(shù)）。壓力的測量當(dāng)系統(tǒng)的壓力高于大氣壓力時，P=Pb+Pg59壓力的測量當(dāng)系統(tǒng)的壓力低于大氣壓力時，用真空表測量。P=Pb-Pv

Pv：真空表讀數(shù)?！捎诒韷毫驼婵斩入S大氣壓力的變化而變化，所以只有絕對壓力才能作為系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)。壓力的測量當(dāng)系統(tǒng)的壓力低于P=Pb-Pv※由于表壓力和真空度60第一章復(fù)習(xí)思考題1、什么叫熱力系統(tǒng)、閉口系統(tǒng)、絕熱系統(tǒng)？2、什么叫工質(zhì)、狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)、基本狀態(tài)參數(shù)？基本狀態(tài)參數(shù)有哪些？單位如何？3、什么是理想氣體？其狀態(tài)方程有哪幾種形式？4、P-V圖上的一點、一條曲線、曲線下面所包圍的面積表示什么？5、膨脹功如何計算，其正負(fù)各表示什么？6、能否說物質(zhì)的溫度越高，其所具有的熱量越多7、什么叫熱容量、比熱？其單位如何？8、熱力學(xué)第一定律如何表述？閉口系統(tǒng)能量方程式的形式如何？。第一章復(fù)習(xí)思考題619、什么是定容、定壓、定溫、絕熱過程？它們的過程方程式是什么樣的？在P-V圖上做出它們的過程曲線。10、多變過程中，多變指數(shù)n為多少時，過程分別為定容、定溫、定壓、絕熱過程？11、系統(tǒng)經(jīng)歷一個膨脹、壓力降低、吸收熱量、溫度下降的過程，確定n的范圍。12、熱力學(xué)第二定律如何表述？13、什么是熱機(jī)的循環(huán)熱效率ηt？14、汽油機(jī)與車用柴油機(jī)的理想循環(huán)是什么循環(huán)？它們有哪些過程組成？15、壓縮比、加熱量對ηt有何影響？在壓縮比、加熱量相同的情況下，三種理想循環(huán)哪種熱效率高？9、什么是定容、定壓、定溫、絕熱過程？它們的過程方程式是什么62汽車發(fā)動機(jī)原理汽車發(fā)動機(jī)原理63課程概述一、課程的性質(zhì)和任務(wù)

1、研究發(fā)動機(jī)的性能評價（性能指標(biāo)）和基本工作過程（換氣、混合氣形成、燃燒），發(fā)動機(jī)特性、增壓等，發(fā)動機(jī)平衡、排氣污染與噪聲。2、分析影響發(fā)動機(jī)性能的因素。3、找出提高發(fā)動機(jī)性能的一般規(guī)律。二、課程的地位和作用

本課程是一門專業(yè)課，為發(fā)動機(jī)的使用、維修打基礎(chǔ)。本課程在整個課程體系中起承上啟下的作用，對今后的實際工作起指導(dǎo)作用。課程概述一、課程的性質(zhì)和任務(wù)64三、課程主要內(nèi)容課程的主要內(nèi)容分兩部分：

《工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識》-必要的理論基礎(chǔ)

《汽車發(fā)動機(jī)原理》主要內(nèi)容包括：工程熱力學(xué)基礎(chǔ)、發(fā)動機(jī)實際循環(huán)和性能指標(biāo)、燃料和燃燒、發(fā)動機(jī)換氣、汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒過程、柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒過程、發(fā)動機(jī)特性、發(fā)動機(jī)增壓與中冷技術(shù)等。三、課程主要內(nèi)容65三、課程的特點、要求、學(xué)時分配、考核特點:本課程理論性較強，課堂上的講授以理論分析和推導(dǎo)為主，配有實驗環(huán)節(jié)。要求:課上集中精力，做好筆記，課下及時復(fù)習(xí)，完成作業(yè)。重點在于理解，主要章節(jié)要熟練掌握。學(xué)時分配：總學(xué)時32，其中實驗4學(xué)時考核：本課程為考試課，平時10%；實驗10%；考試80%。參考書：1.《汽車發(fā)動機(jī)原理》（第二版）陳培陵主編人民交通出版社20032.《內(nèi)燃機(jī)學(xué)》周龍保主編機(jī)械工業(yè)出版社2003三、課程的特點、要求、學(xué)時分配、考核66第一章工程熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)是研究能量（熱能）性質(zhì)和轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)。工程熱力學(xué)是其最早發(fā)展的一個分支。本章主要內(nèi)容：1、熱力狀態(tài)、熱力過程、參數(shù)2、熱力學(xué)的基本定理：熱力學(xué)第一定理和第二定理。2、典型熱力過程和熱力循環(huán)。3、發(fā)動機(jī)的理想循環(huán)。第一章工程熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)是研究能量（熱能）性質(zhì)和轉(zhuǎn)換規(guī)律67第一節(jié)氣體的狀態(tài)及狀態(tài)方程

重點掌握：

1、基本概念：熱力系統(tǒng)、工質(zhì)、熱力狀態(tài)、理想氣體等；2、熱力系統(tǒng)分類；3、P-V圖。第一節(jié)氣體的狀態(tài)及狀態(tài)方程重點掌握：68一、熱力系統(tǒng)1、定義：在熱力學(xué)中，把某一宏觀尺寸范圍內(nèi)的工質(zhì)體為研究的具體對象，稱為熱力系統(tǒng)；熱力系外界界面2、工質(zhì)：在熱力設(shè)備中用來實現(xiàn)熱能與其它形式的能量交換的物質(zhì)?！鶡崃υO(shè)備通過工質(zhì)狀態(tài)的變化實現(xiàn)與外界的能量交換。研究對象以外的一切物質(zhì)，稱為外界；熱力系統(tǒng)和外界的分界面，稱為界面。一、熱力系統(tǒng)熱力系外界界面2、工質(zhì)：在熱力設(shè)備中用來實現(xiàn)熱能69二、熱力狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)1、熱力狀態(tài)：熱力系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況。熱力平衡狀態(tài)：當(dāng)外界條件不變系統(tǒng)內(nèi)狀態(tài)長時間不變。（具有均勻一致的P、T）2、狀態(tài)參數(shù)：用來描述氣體熱力狀態(tài)的物理量基本狀態(tài)參數(shù)：可直接測量的狀態(tài)參數(shù)，包括：壓力(P)、比容(ν)、溫度(T)。主要狀態(tài)參數(shù)：壓力P、比容ν、溫度T、內(nèi)能Ｕ、熵Ｓ、焓Ｈ。二、熱力狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)1、熱力狀態(tài)：熱力系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)70三、基本狀態(tài)參數(shù)1、比容：用ν表示，單位是m3/kg。定義：單位質(zhì)量的物質(zhì)所占的容積。即：ν=V/MV--物質(zhì)的容積,[m3];M--物質(zhì)的質(zhì)量，[kg]。比容的倒數(shù)是？2、壓力：用P表示，單位是Pa，Mpa、kPa。定義：系統(tǒng)單位面積上受到的垂直作用力。即：P=F/A壓力的測量3、溫度：用T表示，單位是K。定義：表征物體的冷熱程度（Ｔ↑氣體分子的平均動能越大）三、基本狀態(tài)參數(shù)1、比容：用ν表示，單位是m3/kg。壓力71四、理想氣體的狀態(tài)方程

1、理想氣體：氣體分子本身不占有體積，分子之間無相互作用力的氣體。

2、理想氣體的狀態(tài)方程：

Pν=RTPV=mRTV=mν

對空氣，R=0.287kJ/kg·K3、壓容圖氣體的狀態(tài)也可用P-V圖上的一個點表示，比較直觀。四、理想氣體的狀態(tài)方程氣體的狀態(tài)也可用P-V圖上的一個72第二節(jié)熱力過程及過程量

重點掌握：

1、基本概念：熱力過程、膨脹功、熱量、熵；2、熱力狀態(tài)參數(shù)與熱力過程參數(shù)的區(qū)分與聯(lián)系；3、膨脹功、熱量的計算，正負(fù)的規(guī)定；4、T-S圖。第二節(jié)熱力過程及過程量重點掌握：73膨脹功的計算：δW=Fdx=APdx=PdV

W12=∫12PdV對單位質(zhì)量的工質(zhì)：w12=W/m=∫12PdV/m=∫12Pdν※故P-V圖上,W12為過程線與橫軸圍成的面積。一、熱力過程熱力系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)到另一個平衡狀態(tài)的變化歷程。P-V圖上,一個點表示氣體的一個熱力狀態(tài);一條曲線表示一個熱力過程。二、膨脹功Ｗ（Ｊ）氣體在熱力過程中由于體積發(fā)生變化所做的功（又稱為容積功）膨脹功的計算：δW=Fdx=APdx=PdV一、熱力過程74由δW=PdV得：dV>0，膨脹,δW>0，系統(tǒng)對外界做功；dV<0，壓縮,δW<0，外界對系統(tǒng)做功；dV=0，δW=0，系統(tǒng)與外界之間無功量傳遞。膨脹,W>0壓縮,W<0※可逆過程是無摩擦、無溫差傳熱的平衡過程，是實際過程的理想極限。規(guī)定：系統(tǒng)對外界做功為正，外界對系統(tǒng)做功為負(fù)由δW=PdV得：膨75三、熱量是系統(tǒng)與外界之間依靠溫差來傳遞的能量形式，用Q表示

q=Q/mJ/kg規(guī)定：傳入熱力系統(tǒng)的熱量為正值，即吸熱為正；傳出熱力系統(tǒng)的熱量為負(fù)值，即放熱為負(fù)?！鶡崃颗c功一樣，是系統(tǒng)在熱力過程中與外界傳遞的能量形式，因此是過程量，不是狀態(tài)參數(shù)。三、熱量76四.熵和溫熵圖熵S的增量等于系統(tǒng)在可逆過程（溫差無窮?。┲薪粨Q熱量除以傳熱時絕對溫度的商：

ds=δq/T1Kg工質(zhì)的熵的單位J/kgKmKg工質(zhì)熵的單位Ｊ/K※比容ν的變化量標(biāo)志著有無做功，熵s的變化量標(biāo)志著有無傳熱。熵s（導(dǎo)出量）是一個狀態(tài)參數(shù)ds>0,Q>0,吸熱;ds<0,Q<0,放熱;ds=0,無熱量交換.吸熱,Q>0放熱Q<0四.熵和溫熵圖※比容ν的變化量標(biāo)志著有無做功，熵s的變化量標(biāo)77第三節(jié)熱力學(xué)第一定律

重點掌握：

1、熱力學(xué)第一定律的表述；2、內(nèi)能與溫度的關(guān)系；3、閉口系統(tǒng)能量方程；3、理想氣體內(nèi)能的計算。第二講第三節(jié)熱力學(xué)第一定律重點掌握：第二講78一、熱力學(xué)第一定律定義：當(dāng)熱能與其它形式的能量相互轉(zhuǎn)換時，能的總量保持不變。＊可表述為：不花費任何能量就產(chǎn)生功的第一類永動機(jī)是不存在的。＊可表述為：對于任何一個熱力系統(tǒng)：

進(jìn)入系統(tǒng)的能量-離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)內(nèi)部儲存能量的變化量※熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律在熱力學(xué)上的具體應(yīng)用。它表達(dá)工質(zhì)在受熱作功過程中，熱量、作功和內(nèi)能三者之間的平衡關(guān)系。一、熱力學(xué)第一定律79二、內(nèi)能（U）-工質(zhì)內(nèi)部所具有的各種能量總稱

系統(tǒng)本身所具有的能量包括：宏觀能量包括：微觀能量即系統(tǒng)的內(nèi)能，包括：動能位能：機(jī)械能宏觀能量微觀能量內(nèi)動能內(nèi)位能內(nèi)位能與分子間的距離、吸引力有關(guān),是比容的函數(shù)；內(nèi)動能包括移動動能、轉(zhuǎn)動動能和振動動能，是溫度的單值函數(shù)?！鶎τ诶硐霘怏w，不考慮分子間的位能，故內(nèi)能只是分子的內(nèi)動能，僅與溫度有關(guān)，是溫度的單值函數(shù)，用符號u表示，單位J。二、內(nèi)能（U）-工質(zhì)內(nèi)部所具有的各種能量總稱宏觀能量包括：微80三、閉口系統(tǒng)的能量方程1、定義:

與外界沒有質(zhì)量交換的系統(tǒng)。

2、能量方程式

Q-W=ΔU故Q=ΔU+W對于微元過程：δQ=dU+δW對于1kg工質(zhì)：q=Δu+w

（Ｊ/Kg)—閉口系統(tǒng)能量方程※以上各項均為代數(shù)值，可正可負(fù)或零，且不受過程的性質(zhì)和工質(zhì)性質(zhì)的限制。三、閉口系統(tǒng)的能量方程故Q=ΔU+W對于微元過程：δQ=dU81四、理想氣體的比熱1、比熱的定義和單位熱容量：向熱力系統(tǒng)加熱（或取熱）使之溫度升高（或降低）1K所需的熱量,用C表示。比熱：單位質(zhì)量工質(zhì)的熱容量，用c表示。即c=C/m單位J/(kgK）或：c=dq/dT（即：單位質(zhì)量的物質(zhì)作單位溫度變化時吸/放的熱量）

四、理想氣體的比熱822、比熱與過程的關(guān)系＊功量和熱量都是過程量，故比熱與過程有關(guān)。＊熱力過程中最常見的加熱過程是保持壓力不變和容積不變，因此比熱也相應(yīng)的分為定壓質(zhì)量比熱和定容質(zhì)量比熱，分別以符號cP

和cν表示。＊絕熱指數(shù)：K=cP/cν3、比熱與氣體性質(zhì)、溫度的關(guān)系

實驗證明，多數(shù)氣體的比熱隨溫度的升高而增大，但為使計算簡便，不考慮比熱隨溫度的變化，即采用定值比熱（或定比熱）。2、比熱與過程的關(guān)系83五、理想氣體內(nèi)能的計算在保持系統(tǒng)容積不變的加熱過程中，加熱量為：

由于c=dq/dT→dq=cdT→q=∫12cdT

→q=c(T2-T1)故：對于定容過程：qν=cν(T2-T1)推出：Δu=cv(T2-T1)※內(nèi)能是一狀態(tài)量，與熱力過程無關(guān)，且理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，故上述公式適用于任何熱力過程。且w=0，由熱力學(xué)第一定律：q=w+Δu五、理想氣體內(nèi)能的計算推出：Δu=cv(T2-T1)※內(nèi)能是84第四節(jié)理想氣體的熱力過程

重點掌握：1、典型熱力過程的過程量的計算；2、典型熱力過程在P-V圖和T-S上的表示；3、典型熱力過程在P-V圖上的比較；4、多變過程的概念。第四節(jié)理想氣體的熱力過程重點掌握：85概述

工程熱力學(xué)把熱機(jī)循環(huán)概括為工質(zhì)的熱力循環(huán)，熱力循環(huán)可分成幾個典型的熱力過程進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出整個熱力循環(huán)的熱功轉(zhuǎn)換規(guī)律。典型的熱力過程：定容、定壓、定溫和絕熱—稱為基本熱力過程熱力過程分析一般方法：研究理想氣體的可逆過程，導(dǎo)出過程方程，按熱力學(xué)第一定律計算熱量、內(nèi)能和功，然后引入經(jīng)驗修正系數(shù)，換算成實際氣體的不可逆過程?！赡孢^程：若狀態(tài)1經(jīng)歷平衡過程到狀態(tài)2，并對外做功；若外界施加同樣的壓縮功，偱原過程曲線回到狀態(tài)1，且外界恢復(fù)到原狀態(tài)?！赡孢^程是無摩擦、無溫差的內(nèi)平衡過程，是無任何損失的理想過程。概述86一、定容過程1、定義：過程進(jìn)行中系統(tǒng)的容積（比容）保持不變的過程。2、過程方程式：ν=常數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：P1/P2=T1/T2,

P1/T1=P2/T24、過程量的計算：由W12=∫12PdV，且dV=0

→

w=0→q=Δu即：加入工質(zhì)的熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)的內(nèi)能。又q=Δu+w，

q=qν=Δu

=cν(T2-T1)由PV=RT

知，P/T=常數(shù)，所以：一、定容過程P1/P2=T1/T2,P1/T1=P2/T2875、過程曲線等容加熱溫度升高等容放熱溫度降低２’２5、過程曲線等容加熱等容放熱２’２88二、定壓過程1、定義：過程進(jìn)行中系統(tǒng)的壓力保持不變。2、過程方程式：P=常數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：由ν/T=常數(shù)

ν1/T1=ν2/T2ν1/ν2=T1/T24、過程量的計算：qp=cp(T2-T1)w=∫12Pdν=P(ν2-ν1)又

Δu

=cν(T2-T1)

由熱力學(xué)第一定律：qp=Δu+w=Δu+∫12Pdν=Δu+∫12RdT=Δu+R(T2-T1)cp(T2-T1)=cν(T2-T1)+R(T2-T1)得:cp=cν+R

—邁耶公式另外：

cp/cν=k—絕熱指數(shù)二、定壓過程P=常數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：由ν/T=常數(shù)ν1/895、過程曲線等壓加熱對外做功溫度升高21等壓放熱對內(nèi)做功溫度降低2’★T-s圖上，等壓曲線要比等容曲線平坦（說明在達(dá)到相同氣體溫度下，定壓過程要比定容過程吸收更多的熱量）。5、過程曲線等壓加熱21等壓放熱2’★T-s圖上，等壓曲線要90三、定溫過程1、定義：過程進(jìn)行中系統(tǒng)的溫度保持不變的過程。2、過程方程式：T=常數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：

Pν=RT=常數(shù)P1ν1=P2ν2

4、過程量的計算：T=常數(shù)

所以

u=0由q=w+u可得：q=w※加入系統(tǒng)的熱量全部轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)對外界做的功。三、定溫過程P1ν1=P2ν24、過程量的計算：T=915、過程曲線等溫壓縮對外放熱等溫膨脹吸熱22’5、過程曲線等溫壓縮等溫膨脹22’92四、絕熱過程

1、定義：過程進(jìn)行中系統(tǒng)與外界沒有熱量的傳遞（q=0→

s=q/T=0，故也稱定熵過程）。

2、過程方程式：Pvk=常數(shù)（推導(dǎo)略）

K=cp/cν：絕熱指數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：由Pvk=常數(shù)→P1v1k=P2v2k

→P1/P2=(v2/v1)k又Pv=RT→P=RT/v

→Tvk-1=常數(shù)→T1/T2=(v2/v1)k-1

→T2=T1(v1/v2)k-1=T1εk-14、過程量的計算：

q=w+u

q=0推出：

w=-u

即：外界對系統(tǒng)所做的功全部用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能。四、絕熱過程K=cp/cν：絕熱指數(shù)3、參數(shù)間的關(guān)系：由935、過程曲線絕熱壓縮溫度升高絕熱膨脹溫度降低5、過程曲線絕熱壓縮絕熱膨脹94

五、多變過程

在實際的熱力過程中，P、ν、T的變化和熱量的交換都存在，不能用上述某一特殊的熱力過程來分析，需用一普遍的、更一般的過程即多變過程來描述。

1、過程方程式：Pvn=常數(shù)n:多變指數(shù)。

等壓過程；n=1,Pv=常數(shù)等溫過程；n=k,Pvk=常數(shù)絕熱過程；n=∞,v=常數(shù)等容過程。n=0,P=常數(shù)五、多變過程n:多變指數(shù)。等壓過程；n=1,Pv=常數(shù)952、各過程在P-v圖上的比較等壓線:壓力升高部分壓力降低部分等容線:膨脹部分壓縮部分等溫線:溫度升高部分溫度降低部分絕熱線:吸熱部分放熱部分n=1n=kn=nW<0W＞0※

n從到0，放熱→0→吸熱；等溫線右內(nèi)能增加，左內(nèi)能減少。例如壓縮機(jī)壓縮過程：K＞n＞１2、各過程在P-v等壓線:壓力升高部分等容線:膨脹部分等溫線96第五節(jié)熱力學(xué)第二定律

重點掌握：

1、熱力學(xué)第二定律的表述；2、概念與公式：熱力循環(huán)、熱力循環(huán)的熱效率；3、熱機(jī)循環(huán)熱效率；4、卡諾循環(huán)熱力過程組成及其熱效率。第三講第五節(jié)熱力學(xué)第二定律重點掌握：第三講97一、熱力學(xué)第二定律的表述

1、熱量不可能自發(fā)的、不付任何代價的由一個低溫物體傳至高溫物體?！獰崃坎豢赡茏园l(fā)地從冷物體轉(zhuǎn)移到熱物體—克勞修斯（德）提出。

2、不可能制成一種循環(huán)工作的熱機(jī)，僅從單一的高溫?zé)嵩慈崾怪耆D(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Γǖ诙愑绖訖C(jī)），而不向低溫?zé)嵩矗ɡ湓矗┓艧??！獑螣嵩礋釞C(jī)是不存在的?！芰總鬟f（熱功轉(zhuǎn)換）過程的方向、條件和限度問題，即一個熱力過程能否發(fā)生，要由熱力學(xué)第二定律來回答?！鶡崃W(xué)第二定律的實質(zhì)是一切自發(fā)的過程都是不可逆的。一、熱力學(xué)第二定律的表述98二、熱力循環(huán)系統(tǒng)從某一狀態(tài)（初始狀態(tài)）出發(fā)，經(jīng)歷一系列的中間狀態(tài)，又回到初始狀態(tài)，這樣一個封閉的熱力過程稱為一個熱力循環(huán)。（在P-V圖上，熱力循環(huán)是一封閉的曲線。）正向循環(huán)—把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的循環(huán)。逆向循環(huán)—靠消耗機(jī)械功將熱量從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩吹难h(huán)。（或稱熱泵循環(huán)）二、熱力循環(huán)991、循環(huán)凈功量1-2-3-4-1：順時針進(jìn)行的熱力過程，過程曲線所圍成的面積為正，稱為正循環(huán)。w

1-4-3-2-1：逆時針進(jìn)行的熱力過程，過程曲線所圍成的面積為負(fù)，稱為負(fù)循環(huán)。循環(huán)凈功W=Q1-Q2Q1為1-2-3，工質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰酫2為3-4-1，工質(zhì)從向低溫?zé)嵩捶艧?、循環(huán)凈功量1-2-3-4-1：順時針進(jìn)行的熱力過程，過程100定義：循環(huán)凈功與從高溫?zé)嵩次諢崃康谋戎郸荰=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1

W:對外作出的循環(huán)凈功；Q1:循環(huán)中吸收的總熱量;Q2:循環(huán)中放出的總熱量。

作用：評價循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。2、熱機(jī)循環(huán)的熱效率定義：循環(huán)凈功與從高溫?zé)嵩次諢崃康谋戎?、熱機(jī)循環(huán)的熱效率101三、卡諾循環(huán)（最理想的熱機(jī)循環(huán)）由兩個定溫過程和兩個絕熱過程組成的可逆循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)的熱效率：1、卡諾循環(huán)的熱效率取決于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟?，高溫?zé)嵩吹臏囟壬仙?，低溫?zé)嵩吹臏囟认陆?，則卡諾循環(huán)的熱效率提高。三、卡諾循環(huán)（最理想的熱機(jī)循環(huán)）卡諾循環(huán)的熱效率：1、卡諾循1022、卡諾循環(huán)的熱效率永遠(yuǎn)小于1。即在循環(huán)工作的發(fā)動機(jī)中，不可能將吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，必定有部分熱量傳遞給低溫?zé)嵩础?、當(dāng)T1=T2時，卡諾循環(huán)的熱效率為0。即在溫度平衡的系統(tǒng)中，不可能將熱量轉(zhuǎn)化為功（不可能由單一熱源循環(huán)作功）。

4、當(dāng)無論什么工質(zhì)和循環(huán)，在一定溫度范圍T1到T2時之間，不可能制造出熱效率超過1-T2/T1的熱機(jī)。即最高熱效率只能接近1-T2/T1?！@幾條結(jié)論具有普遍性,適用于一切熱機(jī)。2、卡諾循環(huán)的熱效率永遠(yuǎn)小于1。103四、卡諾定理

在兩個不同定溫?zé)嵩撮g工作的任何熱機(jī)的熱效率，不可能大于在同樣兩個熱源間工作的可逆熱機(jī)的熱效率。

推論：

1、一切可逆熱機(jī)的熱效率彼此相等且等于卡諾熱機(jī)的熱效率，不可逆熱機(jī)的熱效率小于可逆熱機(jī)的熱效率。

2、在內(nèi)燃機(jī)上，如果排氣溫度過高，則內(nèi)燃機(jī)的熱效率下降；提高壓縮比，使T1升高，則內(nèi)燃機(jī)的熱效率升高。四、卡諾定理104第六節(jié)活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)重點掌握：1、車用發(fā)動機(jī)的理想循環(huán)各是什么；2、理想循環(huán)各由哪些過程組成；3、影響理想循環(huán)熱效率的因素；4、車用發(fā)動機(jī)理想循環(huán)的比較。第六節(jié)活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)重點掌握：105概述

為便于定量分析內(nèi)燃機(jī)的實際工作過程，將內(nèi)燃機(jī)的某個循環(huán)的各個實際過程全部抽象的概括為若干個可逆過程，這樣得到的一個閉合循環(huán)，稱為理想循環(huán)。

理想化的原則及方法（假設(shè)）：1、工質(zhì)為理想氣體，比熱為定值；2、工質(zhì)在閉口系統(tǒng)中經(jīng)歷的狀態(tài)變化為一閉合循環(huán)；2、工質(zhì)的數(shù)量和化學(xué)成分始終不變；3、組成各循環(huán)的過程都是可逆的；4、工質(zhì)壓縮和膨脹為絕熱，燃燒為定壓或定容，放熱為定容。概述106一、內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)1、內(nèi)燃機(jī)的實際循環(huán)進(jìn)氣：0~1’壓縮：1~2’燃燒：2’~3’膨脹：3’~4’排氣：4’~0一、內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)進(jìn)氣：0~1’1072、汽油機(jī)的理想循環(huán)1-2的壓縮過程—絕熱壓縮；2-3的燃燒過程—等容加熱；3-4的膨脹過程—絕熱膨脹；4-1的排氣過程—等容放熱。等容加熱循環(huán)的熱效率：

ηt=1-1/εk-1ε--壓縮比；k--絕熱指數(shù)。—等容加熱(奧托)循環(huán)Q2Q12、汽油機(jī)的理想循環(huán)1-2的壓縮過程—絕熱壓縮；等容加熱循環(huán)1083、車用柴油機(jī)的理想循環(huán)—混合加熱(薩巴德)循環(huán)混合加熱循環(huán)的熱效率:1-2的壓縮過程—絕熱壓縮；2-3的燃燒過程—等容加熱；3-4的燃燒過程—等壓加熱；4-5的膨脹過程—絕熱膨脹；5-1的排氣過程—等容放熱。ε=V1/V2--壓縮比,λ=P3/P2

--壓力升高比，ρ=V4/V3--預(yù)脹比，k

--絕熱指數(shù)。δ=V5/V4–后脹比Q1’Q1’’3、車用柴油機(jī)的理想循環(huán)—混合加熱(薩巴德)循環(huán)混合加熱循環(huán)1094、低速柴油機(jī)的理想循環(huán)—等壓加熱(狄賽爾)循環(huán)1-2的壓縮過程—絕熱壓縮2-3的燃燒過程—等壓加熱3-4的膨脹過程—絕熱膨脹4-1的排氣過程—等容放