发动机的工作循环和性能1

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4 理想气体的比热 1）比热的定义和单位 热容量：向热力系统加热（或取热）使之温度升 高（或降低）1K所需的热量,用C表示。 比热：单位质量工质的热容量，用c表示。即 c=C/m 单位J/(kgK）
物理意义：单位质量的物质作单位温度变化时吸放的热量。
2）比热与过程的关系 功和热量都是过程量，故比热与过程有关。 热力过程中最常见的加热过程是保持压力不变或 容积不变，因此比热也相应的分为定压质量比 热cP和定容质量比热cν。 K= cP / cν 绝热指数
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8 热力过程：热力系统从一个平衡状态到另一个平衡 状态的变化历程。
9 膨胀功Ｗ（Ｊ） 气体在热力过程中由于体积发生变化所做的功，又 称为容积功。 物理学中有：W=FX δ W=Fdx=pAdx=pdV 工质从状态1到状态2做的功: W1-2=∫21pdV ※故p-V图上, W1-2为过程线与横轴围成的面积。
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3）比热与气体性质、温度的关系 实验证明，多数气体的比热随温度的升高而增大， 但为使计算简便，不考虑比热随温度的变化，即采 用定值比热（或定比热）。
5 理想气体内能的计算
在保持系统容积不变的加热过程中，加热量为： qν =cν (T2-T1)
由热力学第一定律 q=w+Δ u
因为系统容积不变 所以 w =0， 推出：
对于汽缸内的混合气—热力系统 受压缩时… 燃烧膨胀时…
膨胀,W>0 压缩,W<0
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10 热量：系统与外界之间依靠温差来传递 的能量形式，用Q表示
规定：传入热力系统的热量为正值，即吸热为 正；传出热力系统的热量为负值，即放热为负。 ※热量与功一样，是系统在热力过程中与外界传 递的能量形式，因此是过程量，不是状态参数。
热力系统通过工质状态的变化实现与外界的能量交换(发动机的工质 通过燃烧吸热膨胀将热能转换为机械能)。
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3 热力状态：热力系统在某一瞬间所呈现的宏观物 理状况(压力、比容、温度 )。 4 热力平衡状态：一个热力系统中，如果不受外界 影响，系统总是保持不变的状态，即其状态参数P、 V、T不随时间和系统内空间的改变而改变。 5 状态参数：用来描述气体热力状态的物理量。 主要状态参数：压力P、比容ν 、温度T、内能Ｕ、 熵Ｓ。
• 比容-ν ：单位质量的物质所占的容积。
•
–
即：ν =V/M
单位是m3/kg 。
V--物质的容积,[m3]; M--物质的质量，[kg]。
比容的倒数是什么？
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6 理想气体：气体分子本身不占有体积，分子之 间无相互作用力的气体。
理想气体的状态方程：
pv RT
R--气体常数
7 压容图
气体的状态可以用P-V 图上的点表示,这种用气体 压力和体积两个参数来描述 气体状态的图示方法叫压容 图。
经验温标的测温物质的物理性质与 其温度不是完全的线性关系，除冰 点和沸点外，不同的测温物质会有 微小差别。
t1 F 1.8t OC 32
O
热力学摄氏温标 不依赖于测温物质
T 273 t......( K )
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• 压力-p ：系统单位面积上受到的法向作用力。
• 即： p=F/A
单位是Pa、kPa 、Mpa。
第一节 工程热力学基础
一 基本概念
1 热力系统:在热力学中，将所要研究的对 象从周围物体中隔离出来，构成一个热 力系统； ---系统以外的一切物质，称为外界； ---热力系统和外界的分界面，称为界面。 热力系统的分类: 界面
热力系统
外界
2 工质：在热力设备中完成能量转换的媒介物质。
闭口系统：与外界无质量交换的系统(空调制冷剂循环）； 开口系统：与外界有质量交换的系统（发动机混合气）； 绝热系统：与外界无热量交换的系统（理想状态）； 孤立系统：与外界即无质量交换，又无热量交换的系统（理想状态） 。
是可以直接测量的状态参数， 称为基本状态参数。
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基本状态参数： • 温度-T ：描述物体冷热程度的物理量。
• 单位是K-开尔文。
• 温度的数值表示法称为温度标尺，简称温标。
摄氏温 公制 标 (t ) 系统 经验 温标 华氏温 英制 标 (t1 ) 系统 温标 基本 温标 0 ℃ ~100℃
32 ℉ ~212℉
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P-V图上,一个点表示气体的一个热力状态; 一条曲线表示一个热力过程。
规定：热力系统对外界做功为正，外界对热力系统 做功为负。
由δ W=pdV得： 1-2:膨胀,dV>0,系统对外界做功,δ W>0 ； 2-1:压缩,dV<0,外界对系统做功,δ W<0 ； 系统与外界之间无功量传递时，dV=0，δ W=0。
Δ u=cv(T2-T1)
内能是一状态量，与热力过程无关，且理想气体的内能只是温度 的函数，故上述公式适用于任何热力过程。
故Q=Δ U+W
对于微元过程：
δ /Kg)
对于1kg工质：
★以上各项均为代数值，可正可负或零，且 不受过程的性质和工质性质的限制。
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例2-1 气体在某一过程中吸入了50KJ的热量，同时 热力学能增加了80KJ，问此过程是膨胀过程还是压 缩过程？对外所做的功是多少？ 解：取气体作为闭口系统的分析对象，建立热力学 第一定律的能量方程： Q-W=Δ U 有：W=Q-Δ U 因Q=50KJ Δ U=80KJ 所以W=50-80=-30（KJ） 因为功是负值，所以过程是压缩过程，对外所做的 功为-30KJ（外界对气体所做的功为30KJ） 。
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二 热力学第一定律
1 热力学第一定律：当热能与其它形式的能量相互 转换时，能的总量保持不变。
对于一个热力系统：
吸收的能量-散失的能量=储存能量的变化量
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2 内能-工质内部所具有的各种能量总称 3 闭口系统的能量方程 1）闭口系统:与外界没有质量交换的系统。 2）能量方程
Q-W=Δ U(吸收的热量-对外做功=系统储存的热力学能的增量)
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11 熵S:熵的增量是系统在热力过程中交换的热量
与传热时绝对温度（热力学温标）的比值。 ds=δ q/T 1Kg工质的熵的单位J/kgK mKg工质熵的单位Ｊ/K
熵s是一个状态参数 吸热：Q>0，ds>0; 放热：Q<0，ds<0; 无热量交换，ds=0.
思考？ 对于热力系统：比容ν的变化标志着 有无做功 ， 熵s的变化标志着 有无传热 。