汽车发动机原理课件

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
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，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
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)
由热力学第一定律 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
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]。
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：
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。
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。
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。
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。
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。
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；
★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。