汽车发动机原理与汽车理论第1章PPT课件

在P-V图上的一点表示气体的一个热力状态； 一条曲线表示一个热力过程；（曲线下面所 包围的面积表示功量）。
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1.1.6热力学第一定律
❖ 功、热量和内能 ❖ （一）膨胀功
气体在热力过程中由于体积发生变化所做的 功。即系统与外界宏观位移而传递的能量
在P-V图上，曲线下面所包围的面积。 规定： 系统对外界做功（膨胀功）为正，外界对 系统做功（压缩功）为负。
❖ 内燃机的燃烧、作功过程可看作闭口系统。
❖ 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
❖ q-w=Δu q=Δu+w（1千克）
❖
Q=ΔU+W （m千克）
❖ 对于微元过程δQ=dU+δW
❖ 以上各项均为代数值，可正可负，
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1.1.7 热力过程分析
❖ 一、定容过程 ❖ 1、定义：容积（比容）保持不变的过程。 ❖ 2、过程方程式：ν=常数 ❖ 3、参数间的关系： ❖ ν1=ν2 ❖ P1/P2=T1/T2（PV=RT）
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❖ 比热与加热过程的关系 ❖ 常见的加热过程是等压过程和等容过程 ❖ 等压比热cp ❖ 等容比热cν ❖ cp> cν cp -cν=R ❖ 比热比：cp /cν=k （绝热指数）
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1.1.5 热力过程
❖ 热力过程： 系统从一个平衡状态到另一个平衡状态
的变化历程称为一个热力过程。 ❖ P-V图的意义
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温度（T）
❖ 表示物体的冷热程度。 ❖ 热力温度 开氏温标：T 单位K ❖ 水的三相点为单一固定点273、16K。（冰点
为273、15K） ❖ 摄氏温标：t 单位℃ ❖ T= t+273、15 K
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比容（v）
❖ 单位质量的工质所占有的体积。 ❖ v=V/m （m3/ kg）
Hale Waihona Puke Baidu10
1.1.3理想气体的状态方程
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定容过程
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❖ 4、参数变量： ❖ Δu=cv(T2-T1) ❖ ΔS=∫12δq/T=∫12cν=cν 5、能量转换： ❖ w=0 q=qν=cν(T2-T1) ❖ q=Δu+w= cν(T2-T1)
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❖ 二、定压过程
❖ 1、定义：压力保持不变的过程。
❖ 2、过程方程式：P=常数
❖ 3、参数间的关系：
❖ （3）1千摩尔气体：
❖
Pμv=μRT
❖
PVm=RmT
❖ Vm 1千摩尔容积 ；μ为1千摩尔质量;Rm为 通用气体常数, Rm=8.31kJ/kmol.K
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1.1.4 工质的比热容
❖ 工质比热： 单位质量的工质温度变化1K所吸 收或放出的热量。用c表示。
❖ 1、比热与度量单位关系 ❖ 质量比热C：单位kJ/kgK ❖ 摩尔比热φc kJ/kmol.K ❖ 容积比热C1 kJ/m3K
❖ 理想气体：气体分子本身不占有体积，分子 之间无引力的气体。
❖ 1升气体有2.7×1022分子,挤在一起仅 0.4cm3 占0.04%
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❖ 理想气体状态方程：
❖ 1千克气体：Pv=RT
❖ R为为气体常数（Kj/kg·K） 其大小与气体的 种类有关
❖ （2）m千克气体 ：PV=mRT V=mν（体积）
❖ P1=P2
❖
ν1/ν2=T1/T2 MNJHUY76（PV=RT）
总称。 ❖ 外界：与系统有相互作用的以外物质。 ❖ 热力系统的分类： ❖ 闭口系统：与外界无质量交换的系统； ❖ 开口系统：与外界有质量交换的系统； ❖ 绝热系统：与外界无热量交换的系统； ❖ 孤立系统：与外界即无质量交换，又无热量交换
的系统。
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❖ 世界由物质构成。一切物质都处于运动状态， 能量是物质运动的度量。一切物质都具有能 量，如果没有能量，世界就会永远处于静止 状态，也就不会有生命。能量也是人类社会 进步的动力。人类在日常生活和生产过程中 需要各种形式的能量。随着人类社会的发展， 人们对能量的认识和利用水平不断提高。到 目前为止，人类所认识的能量主要有机械能、 热能、电能、化学能、核能、辐射能等几种 形式。能源是指能够直接或间接提供能量的 物质资源
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1.1.2工质状态及状态参数
❖ 1、工质：用以实现热功转换的媒介物质。 ❖ 2、工质热力状态：工质在热力系统中某一瞬
间所处的宏观状况。 ❖ 3、工质状态参数：用来描述工质状态的物理
量。 ❖ 4、基本状态参数：能够测量并能代表工质基
本特征的参数。 ❖ 5、工质的平衡态
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压力（P）
❖ 单位容积面积上的垂直力。 ❖ P=F/A N/m=Pa（帕斯卡 ) ❖ 绝对压力：P—状态参数 ❖ 表压力 ：Pg ❖ 真空度 ：Pν ❖ 大气压力：P0 ❖ P= P0 + Pg P= P0 - Pν
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❖ （二）热量 ❖ 系统与外界之间依靠温差来传递的能量形式，
即系统与外界微观而传递的能量。 ❖ 热量是过程量，不是状态参数。 ❖ q为1千克气体传递的热量 kJ/kg ❖ Q为千克气体传递的热量 kJ ❖ 规定：传入系统的热量即吸热为正；传出
系统的热量即放热为负。
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❖ （三）工质的内能 ❖ 工质内部总能量 ❖ 即工质内部粒子微观运动和粒子位移的总
❖ 知识的专业作用 ❖ 知识的延伸作用
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第一、二章学习目标
知识目标： 1．了解：热力系统、工质、功、热量、内能 和理想气体等概念。 2．理解：热力学第一和第二定律，Ｐ－Ｖ图， 理想气体的热力过程和发动机的的工作循环。 态度目标：养成学习、思考分析行为习惯。
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第一章发动机的工作过程
❖ 1.1 热功转换的基本概念 1.1.1 工质的热力状态 ❖ 热力系统：某一宏观尺寸范围内所要研究的对象的
能量，它包括内动能和内位能。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，故内能只是分子的内动能， 仅与温度有关，是温度的单值函数，即也是 工质状态参数。 ❖ 内能用u表示，单位kJ。
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❖ 封闭系统能量方程
汽车发动机原理与汽车理论
沙太汽车工程系 2014年2月24日
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总体概述
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学习目标
❖ 了解本课程的性质、任务、本课程在本专业 中的作用、教学内容及教学方法介绍。 为什么要学？怎样学？达到什么目的？