《熱力學(xué)》理想氣體的熱力過程課件

1、2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程1第四章 理想氣體的熱力過程4-1 熱力過程分析概述4-2 定容過程4-3 定壓過程4-4 定溫過程4-5 絕熱過程(定熵過程)4-6 多變過程本章小結(jié)2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程1第四章 2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程2分析熱力過程的目的： 確定過程中能量轉(zhuǎn)換關(guān)系(W、Q、U及H) ； 確定過程中系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)(T、p、v、s)的變化規(guī)律。 一般方法和步驟： 根據(jù)熱力過程的特征確定過程方程式。 在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖(p-v和T-s圖)上繪出過程曲線。 確定過程中基本狀態(tài)參數(shù)p,v,T的關(guān)系式及u、h 和s。 計(jì)算

2、過程功量和熱量。4-1 熱力過程分析概述2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程2分析熱力2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程3分析熱力過程的主要依據(jù)：熱力學(xué)第一定律，理想氣體各狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系具體的假設(shè)與依據(jù)：（1）假設(shè)過程為可逆過程，則有：（2）假定工質(zhì)是理想氣體2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程3分析熱力2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程4（3）假定比熱為常數(shù)2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程4（3）假2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程54-2 定容過程比體積保持不變時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程。過程方程式 :

3、 v =常量PT02022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程54-2 2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程6能量轉(zhuǎn)換情況02022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程6能量轉(zhuǎn)換2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程74-3 定壓過程壓力保持不變時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程。P = 常量vT002022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程74-3 2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程8能量轉(zhuǎn)換情況0定容線與定壓線在T-s圖上均為指數(shù)函數(shù)曲線;從同一初態(tài)出發(fā)的定壓線較定容線更平緩些。2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程8能量轉(zhuǎn)換2022

4、年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程94-4 定溫過程 溫度保持不變時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程.T =常量002022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程94-4 2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程10即定溫過程系統(tǒng)吸收的熱量全部用于系統(tǒng)對(duì)外作功 。即定溫過程中系統(tǒng)軸功等于容積變化功。 能量轉(zhuǎn)換情況002022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程10即定溫2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程114-5 絕熱過程 (定熵過程)絕熱過程：系統(tǒng)與外界不發(fā)生熱量交換時(shí)所經(jīng)歷的過程。 一、定熵過程的分析 可逆絕熱過程定熵過程其中 比熱比按定比熱分析按變比熱分析分

5、析方法： 與理想氣體的定熵指數(shù)（絕熱指數(shù)）相等。2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程114-52022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程12積分可得理想氣體過程方程式按定比熱分析2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程12積分可2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程13參數(shù)關(guān)系：能量轉(zhuǎn)換情況2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程13參數(shù)關(guān)2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程1400絕熱過程的軸功是其容積變化功的倍?；?022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程1400絕2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程15 （1）平均

6、絕熱指數(shù)的方法 過程方程表示為 常量而 這種方法存在的問題：依然是一種近似計(jì)算。當(dāng)終態(tài)溫度不知道時(shí)，需要試算。方法：先假定T2，計(jì)算出m，按過程方程式計(jì)算得出T2，修正T2重復(fù)上述計(jì)算，直至假定溫度值與計(jì)算溫度值相同（接近）時(shí)，所得的m即為所求。變比熱容分析 當(dāng)溫度變化幅度較大時(shí)，按定值比熱容方法計(jì)算所得結(jié)果誤差較大，因而需采用變比熱容進(jìn)行計(jì)算 平均絕熱指數(shù)法圖表法 A:利用熱力性質(zhì)表中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熵B: 利用空氣熱力性質(zhì)表中的相對(duì)壓力與相對(duì)比容2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程15 2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程16（2）圖表法 由對(duì)可逆絕熱過程可得A:利用熱力

7、性質(zhì)表中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熵T1T2工質(zhì)的熱力性質(zhì)表中還提供了u與h的數(shù)值。T uT h2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程16（2）2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程17定義: 相對(duì)壓力pr則則B: 利用空氣熱力性質(zhì)表中的相對(duì)壓力與相對(duì)比容T可逆絕熱過程T2T12022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程17定義:2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程18定義:相對(duì)比體積 vr 則變比熱容絕熱過程中系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換關(guān)系可直接按能量方程式求取: 容積變化功： 軸功： 熱量： T2T12022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程18定義:2022年10月13日第四

8、章 理想氣體的熱力過程19例4-1 (p75) 活塞式機(jī)器的氣缸中有1kg空氣，其壓力為0.5MPa、溫度為327。設(shè)空氣經(jīng)一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程膨脹到終了壓力0.1MPa，試求終態(tài)溫度和終態(tài)比體積以及空氣對(duì)外所作的容積膨脹功：(1)按定值比熱容計(jì)算；(2)利用熱力性質(zhì)表按變值比熱容計(jì)算。2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程19例4-2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程20例4-2 (p76) 一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)裝置，從大氣吸入溫度為17、壓力為0.1MPa的空氣，然后在壓氣機(jī)中進(jìn)行絕熱壓縮，使空氣的壓力提高到0.9MPa。試求壓氣機(jī)消耗的軸功：(1)按定值比熱容計(jì)算；(2)按空

9、氣熱力性質(zhì)表計(jì)算。 思路：定值比熱容T2T12022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程20例4-2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程214-6 多變過程過程方程式: 式中，n為多變指數(shù)，- n+ 。前述的四種典型過程均為多變過程的一個(gè)特例： 當(dāng)n=0時(shí)，pv0=p=常量，即為定壓過程； 當(dāng)n=1時(shí)，pv=常量，即為定溫過程； 當(dāng)n=時(shí)，pv=常量，即為絕熱過程； 當(dāng)n=時(shí)，p1/nv=p0v=v=常量，即為定容過程。2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程214-62022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程22狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式:2022年10月10日第四章 理想氣

10、體的熱力過程22狀態(tài)參2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程23能量轉(zhuǎn)換情況：2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程23能量轉(zhuǎn)2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程24多變過程的技術(shù)功等于容積變化功的n倍2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程24多變過2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程25多變比熱容：2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程25多變比2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程26多變過程圖示分析：(1)從定容線開始，過程的多變指數(shù)按順時(shí)針方向遞增；(2) 過程中能量轉(zhuǎn)換情況也可在圖上定性分析多變指數(shù)n由 -01

11、+2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程26多變過2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程272022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程272022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程28討論: 如何確定多變指數(shù)?(1)利用已知初、終態(tài)參數(shù)求解(2)利用已知或可求的與n有關(guān)的能量求解2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程28討論:2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程29例4-3（p80） 有一臺(tái)空氣壓縮機(jī)，壓縮前空氣的溫度為27、壓力為0.1MPa，氣缸的容積為5000cm3；壓縮后空氣的溫度升高到213。壓縮過程消耗的功為1.166kJ。試求

12、壓縮過程的多變指數(shù)n。 （補(bǔ)充）求熱力學(xué)能的變化，壓縮過程的換熱量？若改變冷卻條件，增強(qiáng)散熱，多變指數(shù)將如何變化？2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程29例4-2022年10月13日第四章 理想氣體的熱力過程30本章小結(jié) 多變過程 過程方程式，參數(shù)關(guān)系，能量關(guān)系，圖示及定性分析 四種典型熱力過程過程方程式，參數(shù)關(guān)系，能量關(guān)系，圖示及定性分析作業(yè)： 4-6, 4-10, 4-11, 4-15 2022年10月10日第四章 理想氣體的熱力過程30本章小2022年10月13日第三章 理想氣體熱力學(xué)能、焓、比熱容和熵的計(jì)算31理想氣體可逆過程、定值比熱下計(jì)算公式：過程定容過程定壓過程定溫過

13、程絕熱過程多變過程 n過程方程式基本狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系（p，v, T）的計(jì)算公式熱量容積變化功技術(shù)功過程比熱容 c2022年10月10日第三章 理想氣體熱力學(xué)能、焓、比熱容4-3 是否所有的熱力過程都是多變過程？4-4 試根據(jù)p-v圖上四種基本熱力過程的過程曲線的位置，畫出自點(diǎn)1出發(fā)的下述過程的過程曲線，并指出其變化范圍： (1)熱力學(xué)能增大及熱力學(xué)能減小的過程； (2)吸熱過程及放熱過程。4-5 試根據(jù)T-s圖上四種基本熱力過程的過程曲線的位置，畫出自點(diǎn)1出發(fā)的下述過程的過程曲線，并指出其變化范圍：思 考 題4-1 絕熱過程是否一定是定熵過程？4-2 定熵過程的過程方程式是否一定是 常量？4-8 (1)膨脹作功的過程及壓縮耗功的過程； (2)壓力升高的過程及壓力降低的過程。 4-3 是否所有的熱力過程都是多變過程？思 考 題4-4-6 如圖所示，1-2及1-3為兩個(gè)任意過程，而2-3為一多變過程。試問：當(dāng)多變過程的多變指數(shù)n0.9或n1.1時(shí)，1-2和1-3兩過程的熱力學(xué)能的變化u1,2和u1,3哪一個(gè)大？4-6 如圖所示，1-2及1-3為兩個(gè)任意過程，而2-3為要記住結(jié)論：