汽车性能与使用技术教学课件作者张松青第1章.ppt

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1、第一章发动机原理基础知识第一节气体的热力性质第二节热力学第一定律第三节热力学第二定律第四节发动机的循环第五节发动机的性能指标第六节发动机的机械效率一、气体的状态参数热力学中把工质所处的宏观状态称为工质的热力状态。工质的状态常用物理量来描述，这些物理量称为状态参数。常用的状态参数有6个，即压力p、温度T、比体积v、比热力学能u、比焓h、比熵s。其中p、T、v三个可以测量的物理量称为基本状态参数1。压力p气体对单位面积容器壁所施加的垂直作用力称为压力p。按照分子运动论，气体的压力是大量分子向容器壁面撞击的统计量。压力的单位为Pa，工程上常用kPa与Mpa。容器内气体压力的大小

2、有两种不同的表示方法：一种是指气体施于容器壁上压力的实际数值，叫绝对压力，符号为p；另一种是测量时压力计的读数，叫表压力，符号为pg。由图1-1可知，表压力是绝对压力高出于当时当地的大气压力pa。的数值。其关系式为第一节气体的热力性质下一页返回如果容器内气体的绝对压力低于外界大气压力时，表压力为负值，仅取其数值，称为真空度，记作pv，即p=pa-pv表压力、真空度都只是相对于当时当地的大气压力而言的，真空度的数值越大，说明越接近绝对真空。只有绝对压力才是真正说明气体状态的状态参数。2。温度T温度表示气体冷热的程度。按照分子运动论，气体的温度是气体内部分子不规则运动激烈程度

3、的量度，是与气体分子平均速度有关的一个统计量。气体的温度越高，表明气体分子的平均动能越大。热力学温度T的单位为K，是国际单位制(SI)中的基本单位，选取水的三相点温度为基本定点温度，规定其温度为273.16K，1K等于水的三相点热力学温度的1/273.16。国际单位制(SI)允许使用摄氏温度t，第一节气体的热力性质上一页下一页返回并定义t=T一T0T0=273.16K在一般工程计算中，把To取作273K已足够精确。摄氏温度每一度间隔与热力学温度每一度间隔相等，但摄氏温度的零点比热力学温度的零点高273.16K。热力学温度不可能有负值3。比体积v比体积是单位质量的物质所占有

4、的容积，即式中，v为比体积，m3/kg；V为容积，m3；m为质量，kg比体积的倒数称为密度。密度是指单位容积的物质所具有的质量：式中，P为密度，kg/m3第一节气体的热力性质上一页下一页返回二、理想气体状态方程所谓理想气体，是假设在气体内部，其分子不占体积，分子间又没有吸引力的气体。在热力计算和分析中，常把空气、燃气和烟气等气体都近似地看做理想气体。因为气体分子之间的平均距离通常要比液体和固体的大得多，所以，气体分子本身的体积比气体所占的容积小得多，气体之间的吸引力也很小。通常把实际气体近似地看做理想气体来进行各种热力计算，其结果极其相似。所以，对理想气体性质的研究，在理

5、论上和实际上都是很重要的。根据分子运动论和对理想气体的假定，结合实验所得的一些气体定律，并综合表示成理想气体状态方程式(或称克拉贝隆方程式)。对于1kg理想气体，其状态方程为pv=RT第一节气体的热力性质上一页下一页返回对于mkg理想气体，总容积V=mv，其状态方程为pV=mRT式中，R为气体常数，J/(kg·K)R的数值决定于气体的种类。对于1摩尔质量的理想气体，其状态方程为式中，Rm为通用气体常数，J/(mol·K)，对于任何理想气体，数值相同；Vm为摩尔体积，m3/mol；理想气体状态方程式反映了理想气体三个基本状态参数间的内在联系，即F(p，v，T)=0，只要知道

6、其中两个参数，就可以通过该方程求出第三个参数第一节气体的热力性质上一页返回热力学是研究热能性质及其转换规律的科学。工程热力学是热力学的一个分支。它着重研究与热力工程有关的热能和机械能相互转换的规律。分析热力工程有关热力过程及热力循环的目的，是为了从理论上研究提高热工转换的有效途径。一、功、热量、热力学能1。功力学中把物体所受到的力F和物体在力的作用方向上的位移x两者的乘积，定义为力所用的功，并用符号W表示，即W=Fx热力学中，功就是当系统和外界之间存在压差时，系统通过边界和外界之间相互传递的能量。图1-2表示1kg工质封闭在气缸内，进行一个可逆过程的膨胀做功情况。设活塞截

7、面积为A(m2)，工质作用在活塞上的压力p，活塞被推进一微小距离dx，第二节热力学第一定律下一页返回在这期间，工质的膨胀极小，工质的压力近乎不变，因而工质对活塞做的功为dw=pAdx=pdv对可逆过程，如图1-2所示，单位工质由状态1膨胀到状态2所做的膨胀功为如果已知工质的初、终态参数，以及过程1-2的函数关系p=f(v)，则可求得单位工质的膨胀功w。其数值等于p-v图上过程曲线1-2下面所包围的面积。因此，p-v也叫示功图。由图可见，膨胀功不仅与状态的改变有关，而且与状态变化所经历的过程有关。若气缸中的工质为mkg，其总容积