第四章 理想气体热力过程及气体压缩汇总

方法
基本过程
2) 可逆过程 (不可逆再修正)
2020年10月2日
研究热力过程的依据
1) 第一定律 稳流
2) 理想气体
3)可逆过程
2020年10月2日
研究热力学过程的步骤
1) 确定过程方程------该过程中参数变化关系
2) 根据已知参数及过程方程求未知参数 3) 用T - s 与 p - v 图表示 4) 求 5) 计算w , wt , q
第四章 理想气体热力过程
及气体压缩
2020年10月2日
本章重点
熟练掌握定容、定压、定温、绝
热、多变过程中状态参数p、v、 T、u、h、s的计算，过程量Q、 W的计算，以及上述过程在p-v 、
T-s图上的表示。
2020年10月2日
• 目的:
• 研究外部条件对热能和机械能转换的影 响，通过有利的外部条件，达到合理安 排热力过程，提高热能和机械能转换效 率的目的。
• 基本任务:
• 确定过程中工质状态参数，能量转换关 系
2020年10月2日
每课一题
电影《火线保镖》里有个片段，主角 把子弹夹在手指缝里再把手伸进火 里子弹就射出去了，这个现实吗， 有科学依据吗？
2020年10月2日
§4-1 基本热力过程
一、研究热力学过程的目的与方法
目的: (1)完成一定的能量转换 (2)工质达到一定的热力状态
必须是可逆绝热过程才是等熵过程。
(2) 不仅 s 0, ds 0 s 处处相等
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理想气体 s 的过程方程
理想气体
当
三个条件: (1)理想气体 (2)可逆过程
2020年10月2日
(3) k 为常数
理想气体 s 的初、终态
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理想气体 s 的p-v 图和 T-s 图
(2) 当 n = 1 pv1 const T C cn
T
(3) 当 n = k pvk pvconsRt T s C cn 0
s
(4) 当 n =基本p过1nv程是co多nst变过v程 C的特例cn cv
v
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理想气体的基本过程
过程方程 p s
T C v pvk C
主要研究外部条件对热功转换的影响 利用外部条件, 合理安排过程，形成最佳循环 对已确定的过程，进行热力计算
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参数会计算，就可以研究能量转换的过程 对象 1) 参数 ( p, T, v, u, h, s ) 变化
2) 能量转换关系, q , w, wt
1) 抽象分类 P、T、V、S
状态参数的变化与过程无关 内能变化 焓变化 熵变化
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理想气体 n w,wt ,q的计算
多变过程比热容
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多变过程与基本过程的关系
n
pT
pvn const
cn
n-k n 1 cv
sv
1- k
cn
n 1 1
cv
n
(1) 当 n = 0 pv0 const p C cn kcv cp p
熵变化
s
2
1 cv
dT T
R ln
v2 v1
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2
1 cp
dT T
Fra Baidu bibliotek
R ln
p2 p1
2
1 cp
dv v
2 dp 1 cv p
理想气体基本过程的w
p w pdv pv
T
w
pdv
RT v
dv
RT
ln v2 v1
q
T s
q u w
k 1
s
w
pdv
R k 1 (T1
T2 )
RT1 k 1
1
p2 p1
k
v w pdv 0
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理想气体基本过程的wt
p wt vdp 0
T wt w q
q u w h wt
s wt kw
v wt vdp vp
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理想气体基本过程的q
q u w h wt
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理想气体 u, h, s的计算
状态参数的变化与过程无关 热力学能变化
焓变化
熵变化
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理想气体s的计算
若定比热
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§4-2 可逆绝热过程（等熵）
系统与外界没有热量交换 过称为可逆过程
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理想气体的等熵过程
可逆
绝热
s
说明: (1) 不能说绝热过程就是等熵过程,
v
( dT ds
)v
?
T cv
p
v
p
Tds cvdT pdv cp cv
上凸?下凹？ T 斜率
T
( dT ds
)p
T cp
v
n0
n0
p
n
n
v
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s
理想气体基本过程的p-v,T-s图
T
dp ( dv )T
?
p v
pv C pdv vdp 0
上凸?下凹？ p 斜率
pT v
T
p q h cpT cp 的定义 T q w wt s q0 v q u cvT cv 的定义
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理想气体基本过程的p-v,T-s图
p
( dT ds
)p
?
T cp
p Tds cpdT vdp
T
上凸?下凹？
T 斜率
n0
p
n0
p
v
s
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理想气体基本过程的p-v,T-s图
v n0
p
n
2020年10月2日
n0 T
n 1
p
n 1
n
v
s
理想气体基本过程的p-v,T-s图
s
pT
dp ( dv )s
kp v
dp ( dv )T
p v
sv
T
sv
n0
p
n
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n0 T
n 1 p
T pv C
pv RT
v
T C p
初终态关系
p
s
T2 T1 v2 v1 p2 ( v1 )k p1 v2
T p2v2 p1v1
v
T2 T1 p2 p1
2020年10月2日
理想气体基本过程的 u, h, s
状态参数的变化与过程无关 p T s v
内能变化 u cvdT
焓变化
h cpdT
斜率=？
p
T
曲线上凸？下凹？
p 斜率 v 斜率 pT
2020年10月2日
•1 2
v
•1
T2 T1
(
p2
)
k 1 k
p1
2
s
理想气体 s u, h, s的计算
状态参数的变化与过程无关
内能变化 焓变化 熵变化
u cvdT h cpdT
s 0
2020年10月2日
理想气体 s w,wt ,q的计算
膨胀功 w
技术功 wt 热量 q
2020年10月2日
• 作业： • 习题4-2
2020年10月2日
§4-3 理想气体的多变过程
过程方程 初终态关系
n是常量， 每一过程有一 n 值
n
2020年10月2日
每课一题
• 乒乓球打瘪了，放在热水里为 什么会鼓起来？
2020年10月2日
理想气体 n u, h, s的计算