汽车发动机原理课件

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）。
五、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Βιβλιοθήκη Baidu第一定律 且
q=w+Δ u
推出：Δ
w =0，
u=cv(T2-T1)
四、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）或c=dq/dT（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 功量和热量都是过程量，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 和容积不变，因此比热也相应的分为定压质量 比热和定容质量比热，分别以符号cP 和cν 表 示。绝热指数：K= cP / cν
Pν =RT PV= mRT V= mν
对空气，R=0.287kJ/kg· K
3、压容图 气体的状态也可用PV图上的一个点表示，比 较直观。
第二节 热力过程及过程量
一、热力过程 功：δ W=Fdx=APdx=PdV W12=∫12PdV P-V图上,一个点表示 对单位质量的工质： w12=W/m=∫12PdV/m 气体的一个热力状态; 一条曲线表示一个热 =∫12Pdν
汽车发动机原理
三、课程主要内容
课程的主要内容分两大部分，《工程热力学 基础知识》部分的重点是发动机的理想循环。 《发动机原理》部分的重点是内燃机的燃烧 过程和特性。 主要内容包括：工程热力学基础、发动机示 功图和性能指标、燃料和燃烧、发动机换气、 汽油机混合气的形成与燃烧过程、柴油机混 合气的形成与燃烧过程、发动机特性、发动 机的排放与控制等。
2、压力：用P表示，单位是Pa，Mpa、kPa。 定义：系统单位面积上受到的垂直作用力。 压力的测量 即：P=F/A 3、温度：用T表示，单位是K。 （Ｔ↑气体分子的平均 定义：表征物体的冷热程度 动能越大）
三、理想气体的状态方程
1、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。 2、理想气体的状态方程：
熵S的增量等于系统在 过程中交换热量除以传 热时绝对温度所得的商
ds=δ q/T
1Kg工质的熵的单位J/kgK mKg工质熵的单位Ｊ/K
吸热,Q>0
放热Q<0
熵s是一个状态参数 ds>0,Q>0,吸热; ds<0,Q<0,放热; ds=0,无热量交换. ※比容ν 的变化量标志着有无做功，熵s的变化 量标志着有无传热。
第三节 热力学第一定律
一、热力学第一定律
表述为：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：
进入系统的能量-离开系统的能量
=系统内部储存能量的变化量
※热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热力学上的具体应用， 它阐明了热能和其它形式的能量在转换过程中的守恒关系。 它表达工质在受热作功过程中，热量、作功和内能三者之间的平 衡关系。
是分子的内动能，仅与温度有关，是温度的单值函 数，用符号u表示，单位J。
三、闭口系统的能量方程
1、定义: 与外界没有质量交换的系统。 2、能量方程式
Q-W=Δ U
对于微元过程：
故Q=Δ U+W
δ Q=dU+δ W q=Δ u+w
（Ｊ/Kg)
—闭口系统能量方程
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。
2、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、焓Ｈ。
基本状态参数：可直接测量的状态参数，包括：
压力(P)、比容(ν )、温度(T)。
基本状态参数：
1、比容：用ν 表示，单位是m3/kg 。 定义：单位质量的物质所占的容积。即： ν =V/M
V--物质的容积,[m3]; 比容的倒数是？ M--物质的质量，[kg]。
二、内能-工质内部所具有的各种能量总称
宏观能量 系统本身所具有的能量包括： 微观能量 宏观能量包括： 动能 机械能 位能 内动能 微观能量即系统的内能，包括： 内位能
内位能与分子间的距离、吸引力有关,是比容的函数； 内动能包括移动动能、转动动能和振动动能，是温度的单 值函数。
★对于理想气体，不考虑分子间的位能，故内能只
第一章 工程热力学基础
本章要求：
了解：热力系统、工质、 功、热量、内能和熵等 概念，理想气体和卡诺 循环等。 理解：热力学第一和第 二定律，Ｐ－Ｖ图和Ｐ －Ｓ图，理想气体的热 力过程和发动机的理想 循环。
第一节 气体的状态及状态方程
一、热力系统
1、在热力学中，从若干个物体 中规划出所要研究的对象，称 为热力系统；
膨胀,W>0 压缩,W<0
三、热量
是系统与外界之间依靠温差来传递的 能量形式，用Q表示 q=Q/m J/kg 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。
四.熵和温熵图
热力系
外界 界面
研究对象以外的一切物质，称为外界； 热力系统和外界的分界面，称为界面。 2、工质：在热力设备中用来实现热能与其它 形式的能量交换的物质。 ※热力设备通过工质状态的变化实现与外界的 能量交换。
二、热力状态与状态参数
1、热力状态： 热力系统在某一瞬间所呈现的
宏观物理状况。 热力平衡状态：当外界条件不变系统内状态长时 间不变，即具有均匀一致的P、V、 T。
★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。
热力系统从一个平衡状 态到另一个平衡状态的变 化历程。
力过程。
二、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）
※故P-V图上, W12为过程线与横轴围 成的面积。
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： dV>0，膨胀,δ W>0， 系统对外界做功； dV<0，压缩,δ W<0， 外界对系统做功； dV=0，δ W=0， 系统与外界之间无功量 传递。