第四章

理想氣體的熱力過(guò)程--Idealgasthermodynamicprocess§4–1研究熱力過(guò)程的目的及一般方法一、基本熱力過(guò)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(jiǎn)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(guò)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(guò)程(polytropicprocess)二、研究熱力過(guò)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(guò)程中能量轉(zhuǎn)換、傳遞

關(guān)系，揭示過(guò)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(jì)算2）方法和手段求出過(guò)程方程及計(jì)算各過(guò)程初終態(tài)參數(shù)。根據(jù)第一定律及理想氣體性質(zhì)計(jì)算過(guò)程中功和熱。畫(huà)出過(guò)程的p-v圖及T-s圖，幫助直觀分析過(guò)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(guò)程一、過(guò)程方程定容過(guò)程（v=常數(shù)）定壓過(guò)程（p=常數(shù)）定溫過(guò)程(T=常數(shù))6二、在p-v圖及T-s圖上表示定壓過(guò)程（p=常數(shù)）n=0定溫過(guò)程(T=常數(shù))n=1定容過(guò)程（v=常數(shù)）n=7定容過(guò)程：定壓過(guò)程：定溫過(guò)程：8二、比熱容定容過(guò)程

定壓過(guò)程

定溫過(guò)程三、Δu、

Δh和Δs定容過(guò)程9定壓過(guò)程定溫過(guò)程10四、w、wt和q定容過(guò)程定壓過(guò)程11定溫過(guò)程p12§4–3等比熵（可逆絕熱）過(guò)程一、過(guò)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(guò)程，上述三式適用于：

理想氣體，定比熱，可逆絕熱過(guò)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(guò)程中能量w和wt計(jì)算－用定值比熱容0018六、變比熱絕熱過(guò)程的圖表計(jì)算法1、查表2、用代替1）計(jì)算w和wt19定義

比較（A）與（B）令2）計(jì)算終了狀態(tài)參數(shù)T2和V2類似Pr、vr僅是T的函數(shù)，對(duì)應(yīng)關(guān)系制成圖表。20§4–4多變過(guò)程一、過(guò)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(guò)程功、技術(shù)功及過(guò)程熱量22b)w，wt和q23q=c)比熱容24多變指數(shù)25d)多變過(guò)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(guò)程綜合分析1、各種過(guò)程在p-v、T-s圖上的位置2、坐標(biāo)圖上過(guò)程特性的判斷1）參數(shù)變化趨勢(shì)，能量傳遞方向2）過(guò)程功正負(fù)的判斷3）過(guò)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(guò)程計(jì)算公式列表27

1、各種過(guò)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(guò)程：定壓過(guò)程：定溫過(guò)程：定熵過(guò)程：29

2、各種過(guò)程在p-v、T-s圖上特性的判斷A、過(guò)程功的正負(fù)以定容線為分界，右側(cè)或右下－w>0B、過(guò)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(guò)程的特性，如利用過(guò)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(guò)程下面積表示qb）qp=Δh，qv=Δu考慮過(guò)程等壓

ca3、理想氣體可逆過(guò)程計(jì)算公式列表32如圖，某種理想氣體有兩任意過(guò)程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆絕熱線上，試問(wèn)：Δuab和Δuac哪個(gè)大？解：（方法一）過(guò)b、c分別作等溫線（方法二）考慮過(guò)程bc33某理想氣體經(jīng)歷4個(gè)過(guò)程，如T-s圖1）將各過(guò)程畫(huà)在p-v圖上；2）指出過(guò)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(huà)出各過(guò)程的p-v圖及T-s圖；2）計(jì)算整個(gè)過(guò)程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。2）先求各狀態(tài)參數(shù)解：1）35等溫過(guò)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(guò)可逆的多變膨脹過(guò)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(guò)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(guò)程，對(duì)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(guò)程膨脹功故是吸熱過(guò)程39選講

一容積為0.15m3的儲(chǔ)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(guò)0.7MPa時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)，維持罐內(nèi)壓力為0.7MPa，對(duì)罐內(nèi)氧氣加熱，問(wèn)：當(dāng)罐中氧氣溫度為285°c時(shí)，對(duì)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(guò)程，過(guò)程中m不變，所以Qp：2到3過(guò)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(duì)2到3過(guò)程考慮流入-流出=內(nèi)增據(jù)質(zhì)