汽车发动机原理与汽车理论基本课件-第一章

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1、第一章第一节　热功转换的基础知识第二节　热力学第一定律第三节　热力过程分析第四节　热力学第二定律一、能量与能源世界由物质构成。一切物质都处于运动状态，能量是物质运动的度量。一切物质都具有能量，如果没有能量，世界就会永远处于静止状态，也就不会有生命。能量也是人类社会进步的动力。人类在日常生活和生产过程中需要各种形式的能量。随着人类社会的发展，人们对能量的认识和利用水平不断提高。到目前为止，人类所认识的能量主要有机械能、热能、电能、化学能、核能、辐射能等几种形式。能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源第一节　热功转换的基础知识基本概念1.工质:实现热能与机械能相互转换

2、的工作物质（气体）。2.热力系统和外界:把作为研究对象的某一宏观尺寸范围内的工质总称为热力系统，如汽缸内的气体；把热力系统以外和热功转换过程有关的其他物体统称为外界，如汽缸体。3.热力状态:把工质在某一时刻所处的宏观状态称为工质的“热力状态”，简称“状态”。工质的热力状态用物理量来描述，这些物理量称为气体的状态参数，如温度、压力和比体积等。4.热力过程:将热力系统中的工质从某一初始状态变化到另一状态所经历的整个过程称为热力过程。二、工质的热力状态及其基本状态参数开口系统：与外界不仅有能量交换，又有物质交换的系统。封闭系统：与外界只有能量交换而无物质交换的系统。绝热系

3、统：与外界没有热量交换的系统。孤立系统：与外界既无能量交换，也无物质交换的系统。热力系统分类基本状态参数气体常用的状态参数有6个，其中温度（T）、压力（p）和比体积（ν）这三个物理量，称基本状态参数。内能（U）、熵（S）、焓（H）。温度温度表示气体的冷热程度。按分子运动论，气体的温度是气体内部分子不规则运动剧烈程度的物理量。气体的温度越高，气体内部分子的平均动能就越大。热力学温度:开氏温度，用符号T表示，单位为开尔文，单位符号为“K”（基本温标)。热力学温度以水的三相点温度为基本定点温度(即水的固、液、气三态共存时的温度)，并规定其温度为273.15K。于是1K就是

4、水的三相点温度的1/273.15。工程上的温度：摄氏温度，用符号t表示，单位符号为“℃”。摄氏温度与开氏温度的关系为：t＝T－273.15注意：只有开氏温度才是状态参数。定义：气体在单位面积容器壁上的垂直作用力,用符号p表示，单位是帕斯卡，简称为帕（Pa）。由于帕很小，工程上常用千帕（kPa）或兆帕（MPa）为单位。1kPa=103Pa1MPa=106Pa压力的表示方法：1.绝对压力：指气体作用在容器壁上的真实压力,用p表示。2.表压力：当气体的绝对压力高于大气压力时，压力表指示的数值就是表压力。表压力等于气体的绝对压力与大气压力p0的差值，用pg表示。其关系式为p

5、g=p-p0。3.真空度：当气体的绝对压力低于大气压力时，真空表测量的数值就是真空度。真空度等于大气压力与气体绝对压力的差值，用pv表示。其关系式为pv=p0－p。注意：只有绝对压力才是状态参数。压力比体积比体积：单位质量的气体所占的体积，称为气体的比体积。用符号v表示，单位为m3/kg。密度：单位体积的气体所具有的质量称为密度，以符号ρ表示，其单位为kg/m3。三、理想气体状态方程理想气体：分子不占体积、分子之间没有吸力的气体。理想气体状态方程式（克拉贝隆方程式）：温度、压力、比体积之间关系式。1ｋｇ理想气体：ｍｋｇ理想气体：式中：V—mkg理想气体的总容积，V=

6、mv。R—气体常数，其数值取决于气体的性质，单位为kJ/（kg·K）。四、工质的比热容(一)比热容与物质单位的关系因为工质的计量单位可用ｋｇ、ｋｍｏｌ、ｍ３，所以工质的比热容有如下三种：比质量热容：ｃｋＪ／(ｋｇ·Ｋ)比摩尔热容：ｃｍｋＪ／(ｋｍｏｌ·Ｋ)比容积热容：ｃ′ｋＪ／(ｍ３·Ｋ)(二)比定压热容和比定容热容气体在压力不变或体积不变的情况下被加热时的比热容，分别叫比定压热容和比定容热容，通常用脚标ｐ和V来标注。(三)真实比热容和平均比热容根据大量精确的试验数据和量子力学理论，理想气体的比热容与压力无关，而应是温度的函数。(四)定比热容表１-１　理想气体的定值

7、比摩尔热容和比热容比一、功、热量和内能1．功当气体的压力和容积发生变化时，气体与外界之间相互传递的机械能称之为功，用W表示。单位为焦耳，单位符号为“J”或“kJ”，1kJ=103J。1kg气体容积（即比体积）的微小变化量为:dv=Adx1kg气体对外界所作的微元功为:dw=pAdx=pdv1kg气体对外界所作的功为:若汽缸内的气体为mkg，其总容积V=mv，则mkg气体从状态1变化到状态2对外所作的功为:第二节　热力学第一定律一、功、热量和内能2．热量热量是由于温度的不同，系统和外界之间穿越边界而传递的能量。热量的国际单位与功一样为焦耳，单位符号为“J”或“kJ