理想氣體熱力過程

第七章

理想氣體熱力過程§7-1

研究熱力學(xué)過程的目的與方法參數(shù)會(huì)計(jì)算，就可以研究能量轉(zhuǎn)換的過程目的提高熱力學(xué)過程的熱功轉(zhuǎn)換效率熱力學(xué)過程受外部條件影響

主要研究外部條件對(duì)熱功轉(zhuǎn)換的影響利用外部條件,合理安排過程，形成最佳循環(huán)對(duì)已確定的過程，進(jìn)行熱力計(jì)算研究熱力學(xué)過程的對(duì)象與方法對(duì)象1)參數(shù)(p,T,v,u,h,s

)變化2)能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,

q

,w,wt方法抽象分類2)可逆過程(不可逆再修正)基本過程研究熱力學(xué)過程的依據(jù)2)理想氣體3)可逆過程

1)熱一律穩(wěn)流研究熱力學(xué)過程的步驟1)確定過程方程------該過程中參數(shù)變化關(guān)系5)計(jì)算w

,

wt,

q4)求3)用T-s

與p-v

圖表示2)根據(jù)已知參數(shù)及過程方程求未知參數(shù)

內(nèi)能變化焓變化熵變化

理想氣體

u,h,

s,的計(jì)算狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)確定過程中的功和熱量（2）功容積功（1）熱量用比熱計(jì)算熱量用能量方程計(jì)算熱量技術(shù)功§7-2理想氣體的基本熱力過程一、定容過程1.過程方程定值2.狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式

3.定容過程的過程曲線可知定容過程線在T-s圖上為一指數(shù)曲線曲線的斜率是定容過程的過程曲線pvTs12124.功和熱量?jī)?nèi)能變化量

焓的變化量容積功熱量二、定壓過程1.過程方程定值2.狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式3.定壓過程的過程曲線可知定壓過程線在T-s圖上為一指數(shù)曲線定壓過程曲線的斜率是定容過程曲線的斜率是定壓過程的p—v圖和T-s圖pvTs1212v4.功和熱量?jī)?nèi)能變化量焓的變化量容積功熱量技術(shù)功三、定溫過程1.過程方程定值2.狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式3.定溫過程的過程曲線曲線的斜率是定值由過程方程得可知在p-v圖上是一等邊雙曲線,定溫過程的p-v圖和T-s圖pvTs12124.功和熱量?jī)?nèi)能變化量

焓的變化量容積功

熱量技術(shù)功因可知定溫過程的比熱容所以不能用定溫過程的比熱容來計(jì)算熱量。四、可逆絕熱過程(2)不僅,s處處相等

絕熱可逆s說明:(1)不能說絕熱過程就是等熵過程,

必須是可逆絕熱過程才是等熵過程。三個(gè)條件:

(1)理想氣體(2)可逆過程(3)

k為常數(shù)理想氣體s

的過程方程當(dāng)理想氣體1.過程方程或(3)、(4)兩式相除定值整理出過程方程兩邊進(jìn)行不定積分得方法Ⅱ由而理想氣體狀態(tài)方程或定值兩邊積分并整理得其微分形式將(2)代入(1)式2.狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式3.定熵過程的過程曲線定熵過程曲線的斜率是由過程方程得可知在p-v圖上是一高次雙曲線定溫過程曲線的斜率是可逆絕熱過程的p—v圖和T-s圖pvTs1212T4.功和熱量?jī)?nèi)能變化量焓的變化量容積功熱量技術(shù)功Ts12在T-s圖上比容增大的方向Ts12在T-s圖上壓力升高的方向pv12在p-v圖上溫度升高的方向pv12在p-v圖上熵增加的方向五、多變過程1.過程方程定值定容過程定壓過程定溫過程定熵過程定值定值定值定值特例2.狀態(tài)參數(shù)關(guān)系式

從上面3個(gè)式子中的任何一個(gè)都可得到多變指數(shù)的值如3.多變過程的p—v圖和T-s圖pvTsn=0n=±∞n=±∞n=0n=0n=0n=kn=kn=kn=kn=1n=1n=1n=11<n<k1<n<k1<n<k1<n<kn=＋∞n=—∞n=—∞n=＋∞n<0n<0n<0n<04.功和熱量?jī)?nèi)能變化量焓的變化量容積功技術(shù)功容積功技術(shù)功熱量稱cn為多變過程的比熱容。即§7-3

理想氣體熱力過程的綜合分析理想氣體的多變過程(Polytropicprocess)過程方程n是常量，每一過程有一n值nn=ks理想氣體n

w,wt,q的計(jì)算多變過程比熱容(1)

當(dāng)n=0

(2)

當(dāng)n=1多變過程與基本過程的關(guān)系(3)

當(dāng)n=k

(4)

當(dāng)n=

pTsvnpTsv基本過程是多變過程的特例

基本過程的計(jì)算是我們的基礎(chǔ)，要非常清楚，非常熟悉?；疽螅耗脕砭蜁?huì)算參見書上表8－1公式匯總理想氣體基本過程的計(jì)算斜率理想氣體過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppp斜率理想氣體過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppvvv斜率理想氣體過程的p-v,T-s圖上凸?下凹？sTvpppTvvTT理想氣體過程的p-v,T-s圖sTvpppsvvTTss理想氣體基本過程的p-v,T-s圖sTvpppvvTTssu在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpuT=u>0u>0h在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvphT=u>0u>0h>0h>0w在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0Tq>0u,h,w,wt,q在p-v,T-s圖上的變化趨勢(shì)sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0u,h↑(T↑)w↑(v↑)wt↑(p↓)q↑(s↑)q>0p-v,T-s圖練習(xí)（1）sTvp壓縮、升溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個(gè)區(qū)域？p-v,T-s圖練習(xí)（2）sTvp膨脹、降溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個(gè)區(qū)域？p-v,T-s圖練習(xí)（3）sTvp膨脹、升溫、吸熱的過程，終態(tài)在哪個(gè)區(qū)域？第七章小結(jié)1、理想氣體狀態(tài)方程的正確使用2、理想氣體比熱、內(nèi)能、焓的的特點(diǎn)和計(jì)算3、理想氣體各種可逆過程的特性，

參數(shù)變化，功，熱的計(jì)算。4、p-v圖，T-s圖上的表示第七章討論習(xí)題1、任何定溫過程都有u=0,h=0?溫度一定變?2、絕熱過程，溫度都不變?3、從同一初態(tài)，分別經(jīng)過程，到達(dá)同一終態(tài)是否可能Tsn=1.2?nsT4、一封閉系經(jīng)某可逆吸熱對(duì)外作功，問能否用一可逆絕熱過程使系統(tǒng)回到初態(tài)?理氣?作圖練習(xí)題（1）s比較：vp作圖練習(xí)題（2）比較：作圖練習(xí)題（3）比較：如圖所示，兩端封閉而且具有絕熱壁的氣缸，被可移動(dòng)的、無摩擦的、絕熱的活塞分為體積相同的A，B兩部分，其中各裝有同種理想氣體lkg。開始時(shí)活塞兩邊的壓力、溫度都相同，分別為0.2MPa，20℃，現(xiàn)通過A腔氣體內(nèi)的一個(gè)加熱線圈，對(duì)A腔氣體緩慢加熱，則活塞向右緩慢移動(dòng)，直至PA2＝PB2＝0.4MPa時(shí)，試求：（1）A、B腔內(nèi)氣體的終態(tài)容積各是多少？（2）A、B腔內(nèi)氣體的終態(tài)溫度各是多少？（3）過程中供給A腔氣體的熱量是多少？（4）A、B腔內(nèi)氣體的熵變各是多少?（5）整個(gè)氣體組成的系統(tǒng)熵變是多少?（6）在P-V圖、T-S圖上，表示出A、B腔氣體經(jīng)過的過程。設(shè)氣體的比熱容為定值．CP＝1.01KJ／(kg·K)，Cv＝0.72KJ/(kg·K)。例題有1kg空氣，初始狀態(tài)為℃進(jìn)行下列過程，