第三章-2-熱力過程

1五、理想氣體的基本熱力過程熱力過程的復雜性：

實際過程的不可逆；過程中熱力狀態(tài)參數(shù)都在變化，難找規(guī)律。理論研究中抓主要矛盾：過程可逆，實際過程再進行修正；某些參數(shù)變化很小，忽略不計。2（3）分析方法：采用抽象、概括的方法，將實際過程近似為具有簡單規(guī)律的典型可逆過程。

（1）目的：了解外部條件對熱能與機械能之間相互轉(zhuǎn)換的影響，以便合理地安排熱力過程，提高熱能和機械能轉(zhuǎn)換效率。

（2）任務(wù)：確定過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律，分析過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。研究目的與方法3研究熱力過程的依據(jù)2)理想氣體3)可逆過程1)熱力學第一定律4研究熱力過程的步驟1)列出過程方程

p=p(v)。3)分析計算過程中單位質(zhì)量工質(zhì)的過程功w

、技術(shù)功

wt和過程熱量

q等。4)

在p-v圖與T-s圖表示過程，進行定性分析。2)

結(jié)合狀態(tài)方程，推導過程中基本狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系。5基本熱力過程保持一個參數(shù)不變的過程。定容過程定壓過程定溫過程（定焓過程、定熱力學能過程）定熵過程

過程可逆；比熱容取定值。6（一）定容過程比體積不變的過程。

1.過程方程v=定值

2.基本狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系式7一般計算式定值比熱容理想氣體83.單位質(zhì)量的功量和熱量的分析計算定容過程

v=定值，dv=0。

膨脹功

技術(shù)功

過程熱量94.定容過程的p-v圖和T-s圖在p-v圖上，定容線為一條與橫坐標垂直的直線。

1-2升壓升溫過程；1-2’降壓降溫過程。10在T-s圖上，

定容線為一斜率為正的指數(shù)曲線。定容過程：比熱容取定值積分：其斜率：

>01-2升溫升壓過程；1-2’降溫降壓過程。水平線比體積增大方向1112（二）定壓過程壓力保持不變的過程。

1.過程方程p=定值

2.基本狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系式13定值比熱容理想氣體143.單位質(zhì)量的功量和熱量的分析計算定壓過程

p=定值，dp=0。

膨脹功

技術(shù)功

過程熱量154.定壓過程的p-v圖和T-s圖在p-v圖上，

定壓線為一條與縱坐標垂直的直線。

（與橫坐標軸平行）

1-2溫度升高的膨脹（比體積增加）吸熱過程；1-2’溫度降低的壓縮（比體積減?。┓艧徇^程。16在T-s圖上，

定壓線亦為一斜率為正的指數(shù)曲線。定壓過程：比熱容取定值積分：其斜率：

>0比較<定容線較陡定壓線較平坦垂直線壓力增大方向171-2溫度升高的膨脹（比體積增加）吸熱過程；1-2’溫度降低的壓縮（比體積減?。┓艧徇^程。較陡較平坦比體積增大方向1819（三）定溫過程溫度保持不變的過程。對于理想氣體，又稱定熱力學能或定焓過程。

1.過程方程T=定值

pv=定值

2.基本狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系式20定值比熱容理想氣體213.單位質(zhì)量的功量和熱量的分析計算定溫過程

pv=定值，dT=0。

膨脹功

技術(shù)功

過程熱量224.定溫過程的p-v圖和T-s圖在p-v圖上，定溫線是一等軸雙曲線。

1-2壓力下降的膨脹吸熱過程；1-2’壓力升高的壓縮放熱過程。定溫線斜率溫度升高水平線23在T-s圖上，

定溫線是一垂直于縱坐標的直線。

（與橫坐標軸平行）1-2吸熱膨脹壓力下降的過程；1-2’壓縮放熱壓力升高的過程。2425（四）定熵過程絕熱可逆過程的熵保持不變。

1.過程方程(理想氣體、定值比熱容)26定熵過程

2.

基本狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系式27定值比熱容理想氣體283.單位質(zhì)量的功量和熱量的分析計算定熵過程

pvk

=定值，ds=0。

膨脹功

29定熵過程技術(shù)功過程熱量304.定熵過程的p-v圖和T-s圖在p-v圖上，

等熵線是冪指數(shù)為負的冪函數(shù)曲線（高次雙曲線）。1-2降壓降溫的膨脹過程；1-2’升壓升溫的壓縮過程。定溫線斜率定熵線斜率定熵線斜率的絕對值大于等溫線斜率的絕對值定熵線比定溫線陡熵增加31在T-s圖上，定熵線是一垂直于橫坐標的直線。1-2降壓降溫的膨脹過程；1-2’升壓升溫的壓縮過程。3233六、理想氣體的多變過程

符合這一方程的過程稱為多變過程。

n叫做多變指數(shù)，-∞<n<+∞。

對于比較復雜的實際過程可分作幾段不同多變指數(shù)的多變過程來描述，每段n值保持一個定值。多變過程有無窮多個，是否每一個實際過程都是多變過程？否！34基本熱力過程：

當n=0時，p=定值，定壓過程；當n=1時，pv=定值，定溫過程；當n=k時，pvk=定值，定熵過程；

當n=±∞時，v=定值，定容過程。35多變過程基本狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系式:36單位質(zhì)量的功量的分析計算多變過程

pvn

=定值

膨脹功

(n0,1)37多變過程技術(shù)功(n±)(n0,1)38多變過程單位質(zhì)量的熱量：（n1）n=1為定溫過程，u=0，則q=w或q=T(s2-s1)39當n=0時，(定壓過程)當n=1時，(定溫過程)當n=時，(定熵過程)當n時，(定容過程)

四種典型熱力過程和多變過程的公式匯總在教材表3-3中。

4041定值比熱容理想氣體4243多變過程在p-v圖和T-s圖上的表示在p-v

圖上多變過程曲線的斜率：

定壓定容定溫定熵多變n值變化規(guī)律：從定壓線n=0開始按順時針方向逐漸增大，直到定容線的n=∞。實際工程中極少存在n<0n<044在T-s圖上：根據(jù)

定壓定溫定熵定容多變n值變化規(guī)律：從定壓線n=0開始按順時針方向逐漸增大，直到定容線的n=∞。n<0n<045u,h,w,wt,q在p-v,T-s圖上的變化趨勢sTvpu>0u>0h>0h>0w>0w>0wt>0wt>0q>0u,h↑(T↑)

w↑(v↑)

wt↑(p↓)q↑(s↑)q>0T>0T>046熱量q、功量w以及u、h、T正負的判定以定容線為界以定溫線為界以定熵線為界pTsvsTpv初態(tài)初態(tài)svTq>0dT>0w>0wt>0以定壓線為界p4748

理想氣體的熱力過程

一、基本要求

1、熟練掌握4種基本過程及多變過程的初終態(tài)狀態(tài)參數(shù)p、v、T

之間的關(guān)系。

2、熟練掌握4種基本過程及多變過程與外界交換的熱量、功量的計算。3、能將各過程表示在p-v圖和T-s圖上，并能正確地應(yīng)用p-v圖和T-s圖判斷過程的特點，即w、q

等的正負。49

二、重點與難點1、熱力過程計算公式的掌握

①基本公式要牢記、熟記；②應(yīng)用第一定律、狀態(tài)方程式、基本關(guān)系式推導計算公式。50

2、應(yīng)用p-v圖和T-s圖分析多變過程

掌握p-v圖、T-s圖上多變過程線的分布規(guī)律掌握過程中w、q等正負的判斷方法根據(jù)過程要求，在p-v圖和T-s圖上表示該過程ppTTssvv51仔細閱讀例題例3-5、例3-6作業(yè)思考題：P1023-6~3-16習題：

P104

3-19、3-21、3-22（4）（5）、3-26、3-29

52【本節(jié)基本要求】(1)掌握理想氣體的狀態(tài)方程式。(2)掌握理想氣體的各種比熱容，并正確運用比熱容計算理想氣體的熱力學能、焓和熵的變化。(3)了解理想氣體混合物的熱力性質(zhì)特點及基本計算。(4)掌握理想氣體各熱力過程的過程方程和基本狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系，能進行熱力過程的功量和熱量計算。

(5)能夠?qū)⒗硐霘怏w的各熱力過程表示在p-v圖和T-s圖上，并進行正確的分析。判斷對錯題1.各種氣體的氣體常數(shù)都相同。2.在相同的溫度和壓力下，各種氣體的摩爾體積相同。3.理想氣體熱力學能和焓都是溫度的單值函數(shù)。4.理想氣體的定壓摩爾熱容與定容摩爾熱容的差值與狀態(tài)無關(guān)，與氣體種類有關(guān)。5.理想氣體的比熱容都是常數(shù)。(×)(×)6.理想氣體的cp和cv之差在任何溫度下都等于一個常數(shù)。(√)7.理想氣體cp和cv的比值等于一個常數(shù)。(×)(×)(√)(√)55熱力過程—判斷說法是否正確：（1）定容過程即無膨脹（或壓縮）功的過程（2）絕熱過程即定熵過程（3）多變過程即任意過程56在p-v圖和T-s圖中進行過程分析-1sTvp膨脹、降溫、放熱的過程，終態(tài)在哪個區(qū)域？dv>0

、dT<0、ds<057在p-v圖和T-s圖中進行過程分析-2sTvp膨脹、降壓、升溫、吸熱的過程，終態(tài)在哪個區(qū)域？dv>0

、dp<0、dT>0、ds>058習題3-22（1）工質(zhì)受壓縮、升溫且放熱（2）多變指數(shù)n=0.8，膨脹（3）工質(zhì)受壓縮、降溫又降壓畫在同一圖上！在p-v圖和T-s圖中進行過程分析-3590101（1）工質(zhì)受壓縮、升溫且放熱0-1壓縮dv<0

；升溫dT>0；放熱ds<0

（2）多變指數(shù)n=0.8的膨脹過程0-2

dv>022（3）工質(zhì)受壓縮、降溫又降壓0-3壓縮dv<0；降溫dT>0；降壓dp<03360步驟：以工質(zhì)受壓縮、升溫且放熱為例分析過程的特點，在p-v圖或T-s圖上畫出來。①首先經(jīng)過同一初態(tài)畫出四條基本熱力過程線；②找出工質(zhì)受壓縮區(qū)域（w<0，dv<0）；③找出工質(zhì)升溫區(qū)域（dT>0）；④找出工質(zhì)放熱區(qū)域（q<0，ds<0）；⑤以上重疊區(qū)域即為終態(tài)所在區(qū)域；⑥自初態(tài)向該區(qū)域畫出一條線0→1，即為所求。61習題3-24

1kg空氣，初始狀態(tài)為p1=0.6MPa，t1=27℃

，經(jīng)三個過程膨脹到p2=0.1MPa。將各過程畫在p-v圖T-s圖上。(1)定溫膨脹；(2)多變膨脹n=1.2；(3)絕熱膨脹。

p2

p2TSSTn=1.2n=1.2

p1

p1在p-v圖和T-s圖中進行過程分析-462例題：理想氣體的3個熱力過程如圖所示。將過程定性地畫在p-v

圖上，并將每個過程的功量、熱量及熱力學能變化的正負號填在表中。n=1在p-v圖和T-s圖中進行過程分析-563n=11234++++0-+--例題答案：T2>T1

s2>s1v2>v1作圖分析題s比較-1：vp比較-2：66

比較-3證明：q123≠q143

圖中1-2、3-4為定容過程，1-4、2-3為定壓過程67一定量的空氣，經(jīng)過下列四個可逆過程組成的循環(huán)1-2-3-4-1。試求：1）填充表中所缺的數(shù)據(jù)；2）循環(huán)功；3）循環(huán)熱效率；4）將該熱力循環(huán)表示在p-v圖和T-s圖上。過程Q/

kJW/

kJΔU/

kJ1-2013902-303953-40-10004-10過程Q

/kJW

/kJDU

/kJ1-213902-3-3953-4-10004-1-55定容定熵定容定熵sv過程Q

/kJW

/kJDU

/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-55定容定熵定容定熵70

計算題-1

一封閉系統(tǒng)內(nèi)充有空氣0.04m3，其壓力為2bar，溫度為300K，加熱后溫度升高為450K，體積膨脹