第四章理想氣體的熱力過(guò)程和氣體壓縮實(shí)施熱力過(guò)程的目的：

1、實(shí)現(xiàn)預(yù)期的能量轉(zhuǎn)換；2、達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)變化。研究熱力過(guò)程的任務(wù)在于揭示狀態(tài)變化規(guī)律與能量傳遞之間的關(guān)系，從而計(jì)算熱力過(guò)程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化及傳遞的熱量和功量。研究熱力過(guò)程的方法及步驟：（?。┌涯承?shí)際過(guò)程簡(jiǎn)化為可逆過(guò)程，突出過(guò)程的參數(shù)變化特征，如點(diǎn)火—定容過(guò)程；內(nèi)燃機(jī)內(nèi)氣體的壓縮和膨脹—絕熱過(guò)程。（ⅱ）系統(tǒng)平衡的性質(zhì)及過(guò)程中系統(tǒng)與外界熱傳遞和功傳遞的特定條件，建立過(guò)程方程式，（ⅲ）依據(jù)狀態(tài)方程和過(guò)程方程式，確定初、終態(tài)的基本狀態(tài)參數(shù)；（對(duì)于實(shí)際氣體，常采用圖表計(jì)算）（ⅳ）對(duì)理想氣體采用分析計(jì)算，把熱力過(guò)程表示在P—v圖及T—S圖上（ⅴ）計(jì)算過(guò)程的熱量和功量、及熵改變量（△u、△h、△s）理想氣體的熱力過(guò)程包括：（a）基本熱力過(guò)程：定容過(guò)程、定壓過(guò)程、定溫過(guò)程、絕熱過(guò)程（b）一般熱力過(guò)程：多變過(guò)程非定值比熱容定值比熱容4.1定容過(guò)程特點(diǎn)：熱力系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，保持系統(tǒng)容積不變，對(duì)理想氣體而言，一般為閉口系統(tǒng)邊界固定不變的熱力過(guò)程。過(guò)程方程式：初，終態(tài)狀態(tài)參數(shù)關(guān)系：定容過(guò)程中氣體壓力與溫度成正比。其他參數(shù)計(jì)算：由于，則容積功其中為定值比熱容技術(shù)功熱量即加入氣體的熱量全部用于增加氣體的內(nèi)能，在P—V圖和T—S圖上可把定容過(guò)程表示為：

4.2定壓過(guò)程特點(diǎn)：熱力系統(tǒng)在發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，壓力保持不變。定壓過(guò)程在工程上很常見(jiàn)——蒸發(fā)器，冷凝器，鍋爐中各式熱交換器的換熱過(guò)程過(guò)程方程式：或狀態(tài)方程及初、終態(tài)狀態(tài)參數(shù)關(guān)系：定壓過(guò)程中，溫度升高，則氣體膨脹，比容增大。其他參數(shù)計(jì)算：若取為定值比熱容，則過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換：結(jié)合狀態(tài)方程得：從另一個(gè)角度說(shuō)明氣體常數(shù)的物理意義：1Kg質(zhì)量的氣體在定壓過(guò)程中溫度升高1K所做的功。定壓過(guò)程中加入的熱量用于增加系統(tǒng)的焓。定壓過(guò)程在P—V圖和T—S圖上表示為：

在T—S圖上，定容線(xiàn)比定壓線(xiàn)陡，這是因?yàn)椋河捎诠世篜85-(4-1)4.3定溫過(guò)程過(guò)程特征：熱力系統(tǒng)中工質(zhì)溫度保持不變的狀態(tài)變化過(guò)程。過(guò)程方程式：狀態(tài)方程及初、終態(tài)狀態(tài)參數(shù)關(guān)系：

即定溫過(guò)程中，壓力與比容成反比過(guò)程中其他參數(shù)變化：

對(duì)于理想氣體：故定溫過(guò)程中，又有過(guò)程中能量交換：即有，說(shuō)明膨脹功與技術(shù)功在數(shù)值上相等。

在P—V圖和T—S圖上定溫過(guò)程可表示為：

4.4絕熱過(guò)程特征：熱力系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，與外界環(huán)境沒(méi)有發(fā)生熱交換現(xiàn)象，過(guò)程方程式：由熱力學(xué)第一定律，

有，①又②再有③

聯(lián)解①②③可得：積分后寫(xiě)成：

狀態(tài)方程及初、終態(tài)狀態(tài)參數(shù)關(guān)系：其他狀態(tài)參數(shù)變化：過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換：絕熱過(guò)程在P—V圖和T—S圖上可表示為：在P—V圖上絕熱線(xiàn)比定溫線(xiàn)陡：例4-1：質(zhì)量m=4kg的空氣，初態(tài)分別經(jīng)過(guò)①，②到達(dá)終態(tài)。求這兩個(gè)過(guò)程的能量交換和熵改變量。分析：①定溫過(guò)程②絕熱過(guò)程對(duì)于空氣，K取K=1.4，4.5多變過(guò)程4-5-1多變過(guò)程的定義

基本熱力過(guò)程的特征可歸結(jié)為（4-20）其中，四個(gè)基本熱力過(guò)程是多變過(guò)程的特例，對(duì)于多變過(guò)程，。實(shí)際過(guò)程中，n值是變化的，但若n值變化不大，則仍可用一定的多變過(guò)程近似表示；若n值變化較大，則可把實(shí)際過(guò)程分作n段，各段n值不同，但每段n值保持不變。當(dāng)n值不變時(shí)，由式（4-20），有n為多變指數(shù)，即（4-21）4-5-2多變比熱

對(duì)于理想氣體的多變過(guò)程，熱力學(xué)第一定律為，即這里，對(duì)照絕熱過(guò)程，即有由（4-22）式中，（4-23）稱(chēng)為多變比熱4-5-3多變過(guò)程的狀態(tài)參數(shù)及過(guò)程分析過(guò)程方程式為，結(jié)合狀態(tài)方程可得：（4-24）（4-25）（4-26）對(duì)于理想氣體，過(guò)程內(nèi)能、焓、熵的變化量為：

過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換為：

過(guò)程熱交換在P—V圖和T—S圖上多變過(guò)程可表示為：例4-3，已知空氣初態(tài)，多變壓縮到求多變指數(shù)n、W、T2、△S；設(shè)空氣比熱分析：①多變指數(shù)②功③由于④氣體則

例4-5壓氣機(jī)壓縮Air，初態(tài)

可逆多變壓縮至

然后排出，求：多變指數(shù)、壓縮終溫、壓縮過(guò)程與外界交換的熱量和功量分析：①氣缸中空氣質(zhì)量②

③多變過(guò)程，④多變過(guò)程熱交換量⑤氣體與外界交換的容積功⑥壓氣機(jī)消耗軸功

Ex：4-3、4-6、4-10、4-11理想氣體熱力過(guò)程的微分形式由熱力學(xué)第一定律，有對(duì)于準(zhǔn)靜過(guò)程，有而由則得對(duì)于理想氣體，由于于是于是有即有對(duì)于理想氣體，由于則有對(duì)于可逆過(guò)程，有上式用此式除，可得整理上式后可得這里，q*為熱功比，即熱力過(guò)程中熱量傳遞與功量傳遞的比值，反應(yīng)了熱力過(guò)程的約束條件上式中，若(1)q*=1，則有即此為等溫過(guò)程，此式表明，等溫過(guò)程中熱量傳遞與功量傳遞速率相等(2)若則有此即為等壓過(guò)程。(3)若，則有此即為等容過(guò)程。由于q*表示熱量傳遞與功量傳遞的比，這意味著，等容熱力過(guò)程中功量傳遞無(wú)限小(4)若，則有，此即為絕熱過(guò)程。上式轉(zhuǎn)化為K為絕熱指數(shù)，一般為常數(shù)。積分上式可得若K不是常數(shù)，由于和若設(shè)則有代