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《工程热力学第四章理想气体热力过程教案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第四章理想气体的热力过程概述热能O机械能的相互转化是靠工质在热力设备中吸热、膨胀、压缩等状态变化的过程来实现的，这个状态变化的过程就是热力过程，那么，在前面第一章研究的平衡状态，第二章研究理想气体的性质以及第三章研究分析开、闭口系热力状态变化的工具——热力学第一定律都是为这一章打革础。前面笫三章已提到过相同的工质在相同的温度下，不同的热力过程，能量转化的状况是不同的。qP>qv,=0,Wp技二0,因此工程上实际过程多种多样、复杂、多变，不是可逆过程，据传递能量的工质不一不可能一一加以研究，何况逐个研究不总结规律性的知识用途也不大。因此，我们仍采用热力学常用的方
2、法，对复杂多样的热力过程进行合理化的假设。认为是理想气体的可逆过程，这就是我们下面要研究的理想气体(DO①⑤。©:例如各种环热设备，工质一面流动一而被加热，流动中克服阻力的压力降与其压力相比小很多，故认为压力不变。©:汽汕机T•作时，火花塞一点火，气缸内己被压缩的可燃混仑气即燃烧，在-•瞬间烧完，这期间气缸与外界无质量交换，活塞移动极微，可近似定容过程。①：如往复式压气机，气体在气缸中被压缩时温度升高，为了省功气缸周围有冷却水套，若冷却效果好，气缸中温度儿乎不变，可近似定温过程。©：例气缸中燃烧产物在气缸中膨胀对外作功过程，由于工质与外界交换的热量很少可略去不
3、计，认为是定爛过程。上述过程实际上是略去次要因素后的一个等同特征，就是过程中冇一个状态参数不变，对理想气体u=f(t)h=/(r)这研究起来就方便很多，而且只有实际意义。4-1研究热力过程的口的及方法一.目的1.实现预期的能量转化，合理安排热力过程，从而來提高功力装迸的热经济性。2.対确定的过程，也可预计热T功Z多少。二.解决的问题热=>功靠工质膨胀实现，但即使工质膨胀能力很大，如不给外界条件，也难以实现热=>功。而且外界条件不同，热T功能力也不同，例前面内容勺<5。1.根据过程特点，寻找过程方程式2.分析状态参数在过程中的变化规律3.确定热功转化的数量关系，
4、及过程中4ZAs的变化4.在P—V,T—S图上直观地表示。三.方法——依据1.热力学第一定律解析式可逆过程3q=du+pdv5q=dh+vdp2.理想气体性质或者工质膨胀时,对工质可不加热、不吸热⑤或者加热实限制外界条件(DO①・・・外界条件不同热力过程不同热状况也不同，因此分析目的是。状态方程式理气比热从这两个依据出发，所耍解决的问题就是上述要达到的H的。4—2定容过程1.定义：气体在状态变化过程屮容积保持不变的过程。2.过程方程式v=定dv=03.确定初终状态参数Z间的关系说明：定容过程中工质的绝对压力与绝对温度耐比，己知时或卩2込中任一个即可求得另一，绝
5、对个终态的参数。T4.求过程中的在第三章的四、五节我们讨论了理想气体不论经过哪一种势力过程△"任总=△"V=qV=Cvmt[（（2一'1）=ip=qp=cpm△'任意=As任一个可逆过程°r几个可逆过程和CV竺+r4cV1，2cp^-Rln^=cTPidp_dvcp—+vflln-r+/?ln—Av,TiPiPm/Ivm
6、2ln^Pcv(T2-T})cp(T2_TJ在相同初终态条件下对于定容过程du=0A5v=cvm，2lnPiPi5.求过程中的g,w根据特力学第一定律解析式闭口、可逆8q=du+pdv*/dv=0npdv=0=>w吸=Jpdv=0q=Au=
7、cv(T2_£)cvln开口、可逆5q=dh+vdpwt=-jvdp-v(P}-P2)q=△"+”(£一马)=△“+△/“+"-P2)=Aw6.热力过程在P—V图，T—S图上表示在定容过程中,加热工质的热全部变为工质的内能。从而可知定容过程并没有热变功的转变反冇热虽:的传递，因而定容过程实质是热变功的准备过程。1-2加热，MtPT1-2A5〉0吸热Tf,AwTq>01-2做热,T—Pll-2rASvO方热7,q<04—3定压过程1.定义：工质在状态变化过程中压力保持不变的过程。2.过程方程式P二泄值3.初终态参数之间的关系P、=Pv2=P—值TT2PPv=R
8、T说明：定压过程中工质的p与7成正比4.求过程中的Aw,A/?,u=uv=cv，X{T2-T^△/'△码（乙-GAS=[2cp—-In空JYP}2,T.=cpm{In—£5.求过程中的q,wSq=du+pdvq=△«+]pdvq=Au+p（v2一片）=h2_h、=AhSq=dh-vdp=A/?-Jvdp=w膨+pvl-pv2=0=0（＞2一片）+00]—卩2）g=]『pdv=p(v2-v{)=R(T2-T{)理想6.热力过程在P—V图，T—S图上的表示。1-2吸热As〉。qp<01-2'放热As〈O勺,<0Tds=5q定容：△s=eln'定压:△s=cpI
9、n・••曲线是対数曲线※从上图可知，定
