知識(shí)點(diǎn)：功量PPT

1、 系統(tǒng)與外界傳遞的能量主要有：功量、熱量和隨物質(zhì)流系統(tǒng)與外界傳遞的能量主要有：功量、熱量和隨物質(zhì)流入流出控制體界面所攜帶的能量。入流出控制體界面所攜帶的能量。 1. 1.功量的定義功量的定義 功量是在除溫差以外的其他不平衡勢(shì)差的作用下系統(tǒng)與功量是在除溫差以外的其他不平衡勢(shì)差的作用下系統(tǒng)與外界所發(fā)生的能量交換。由于不平衡勢(shì)差的存在導(dǎo)致了過(guò)程外界所發(fā)生的能量交換。由于不平衡勢(shì)差的存在導(dǎo)致了過(guò)程的進(jìn)行，故功量只有在過(guò)程中才能發(fā)生才有意義。過(guò)程停止的進(jìn)行，故功量只有在過(guò)程中才能發(fā)生才有意義。過(guò)程停止了，系統(tǒng)與外界的功量傳遞也相應(yīng)停止。所以功量是過(guò)程量了，系統(tǒng)與外界的功量傳遞也相應(yīng)停止。所以功量是過(guò)程量

2、它的大小除了取決于熱力過(guò)程的初、終狀態(tài)，還和過(guò)程的特它的大小除了取決于熱力過(guò)程的初、終狀態(tài)，還和過(guò)程的特性有關(guān)。性有關(guān)。 2.2.容積變化功及容積變化功及p-vp-v圖圖 熱能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化是依靠工質(zhì)的膨脹或壓縮來(lái)實(shí)熱能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化是依靠工質(zhì)的膨脹或壓縮來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)的稱為膨脹功或壓縮功，也稱容積變化功。如圖現(xiàn)的，相應(yīng)的稱為膨脹功或壓縮功，也稱容積變化功。如圖知識(shí)點(diǎn)：功量知識(shí)點(diǎn)：功量1 1所示，以氣缸所示，以氣缸- -活塞機(jī)構(gòu)為例來(lái)推導(dǎo)容積功的計(jì)算式?；钊麢C(jī)構(gòu)為例來(lái)推導(dǎo)容積功的計(jì)算式。 設(shè)氣缸內(nèi)有設(shè)氣缸內(nèi)有1kg1kg氣體，并取其氣體，并取其為閉口熱力系統(tǒng)。工質(zhì)在閉口系為閉口熱力系統(tǒng)

3、。工質(zhì)在閉口系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行一熱力過(guò)程統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行一熱力過(guò)程1-2,1-2,當(dāng)工質(zhì)當(dāng)工質(zhì)克服外力克服外力F F推動(dòng)活塞移動(dòng)微小距推動(dòng)活塞移動(dòng)微小距離離dSdS時(shí)，工質(zhì)將對(duì)外做出微小的時(shí)，工質(zhì)將對(duì)外做出微小的膨脹功。膨脹功。 假設(shè)過(guò)程是可逆過(guò)程，作用假設(shè)過(guò)程是可逆過(guò)程，作用在活塞上的外力在活塞上的外力 F F與工質(zhì)作用在與工質(zhì)作用在活塞上的力相等。外力活塞上的力相等。外力 F F就可以就可以用系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)參數(shù)來(lái)表示，用系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)參數(shù)來(lái)表示， vv0pdS21pdv2v121pF21pdvwpdvw 圖圖1 1 容積變化功容積變化功知識(shí)點(diǎn)：功量知識(shí)點(diǎn)：功量wF dS即即式中式中f f是活塞的截面積。于

4、是有是活塞的截面積。于是有 式中式中dvdv表示當(dāng)活塞移動(dòng)表示當(dāng)活塞移動(dòng)dSdS時(shí)，系統(tǒng)比容的微小變化。時(shí)，系統(tǒng)比容的微小變化。 對(duì)于整個(gè)膨脹過(guò)程對(duì)于整個(gè)膨脹過(guò)程1-21-2，工質(zhì)對(duì)外所作的膨脹功為：，工質(zhì)對(duì)外所作的膨脹功為： 在在p-vp-v圖中，膨脹功圖中，膨脹功w w的值為過(guò)程曲線的值為過(guò)程曲線1-21-2下的面積下的面積12v12v2 2v v1 11 1由于在由于在p-vp-v圖上可用過(guò)程線與坐標(biāo)軸之間圍成的面積表示功的圖上可用過(guò)程線與坐標(biāo)軸之間圍成的面積表示功的大小，故又稱大小，故又稱p-vp-v圖為示功圖。很顯然，在初、終狀態(tài)相同的圖為示功圖。很顯然，在初、終狀態(tài)相同的pfF w

5、pdvwpfdSJ/kg J/kg （1 1）知識(shí)點(diǎn)：功量知識(shí)點(diǎn)：功量21wpdvJ/kg J/kg （2 2）情況下，如果過(guò)程所經(jīng)歷的途徑不同，則膨脹功的大小也不情況下，如果過(guò)程所經(jīng)歷的途徑不同，則膨脹功的大小也不同，這充分說(shuō)明膨脹功與過(guò)程特性有關(guān)，膨脹功是過(guò)程量而同，這充分說(shuō)明膨脹功與過(guò)程特性有關(guān)，膨脹功是過(guò)程量而不是狀態(tài)量。不是狀態(tài)量。 3. 3.軸功軸功 系統(tǒng)通過(guò)機(jī)械軸與系統(tǒng)通過(guò)機(jī)械軸與外界傳遞的機(jī)械功稱軸外界傳遞的機(jī)械功稱軸功。見(jiàn)圖功。見(jiàn)圖 2 2外界功源向外界功源向剛性絕熱閉口系統(tǒng)輸入剛性絕熱閉口系統(tǒng)輸入軸功軸功WsWs，該軸功通過(guò)耗，該軸功通過(guò)耗散效應(yīng)轉(zhuǎn)換成熱量，被散效應(yīng)轉(zhuǎn)換成熱量，被系統(tǒng)吸收，增加系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)吸收，增加系統(tǒng)內(nèi)能。但剛性容器中工質(zhì)能。但剛性容器中工質(zhì) 知識(shí)點(diǎn)：功量知識(shí)點(diǎn)：功量（a）系統(tǒng)sW（b）出口進(jìn)口sW圖圖2 2 軸功軸功不能膨脹，熱量不可能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，因此，剛性閉口系統(tǒng)不能膨脹，熱量不可能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，因此，剛性閉口系統(tǒng)不能向外界輸出膨脹功。工程上許多機(jī)械為開(kāi)口系統(tǒng)，與外不能向外界輸出膨脹功。工程上許多機(jī)械為開(kāi)口系統(tǒng)，與外界傳遞的機(jī)械功為軸