《熱工基礎(chǔ)》課件-功和p-v圖

功和p-v圖熱工基礎(chǔ)電/廠/熱/能/動/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫功和p-v圖

狀態(tài)改變發(fā)生熱力過程時系統(tǒng)與外界要進行熱能與機械能的轉(zhuǎn)換，分析熱力過程能量轉(zhuǎn)換的兩個過程量——熱量和功功的概念01體積功在p-v圖上的表示02目

錄Content功的概念01電/廠/熱/能/動/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫功和p-v圖功的定義功的定義是力與沿力作用方向的位移的乘積物理學(xué)中熱力系與外界進行功量交換時，熱力系統(tǒng)的力或位移常常不易辨認熱力學(xué)中功和p-v圖功的定義工質(zhì)從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2熱力學(xué)中當(dāng)熱力系通過邊界與外界發(fā)生能量傳遞時，對外界的唯一效果可歸結(jié)為舉起重物，則熱力系對外界作了功。物理學(xué)中“舉起重物”實際上就是力的作用通過一定位移的結(jié)果。※并非說真有一重物被舉高了，而是說過程產(chǎn)生的效果相當(dāng)于（或可以折合為）舉起重物。功和p-v圖功的正負若工質(zhì)膨脹，則功為正值功常用W表示，單位J或kJ。熱力系統(tǒng)對外界做負功，或者說外界壓縮工質(zhì)耗功熱力系統(tǒng)對外界做正功，若工質(zhì)受壓縮，則功為正值功是過程的函數(shù)，而不是狀態(tài)的函數(shù)。因而常用“δ”表示微元過程的微量功，而不是表示功量的微分形式。功和p-v圖體積功工程熱力學(xué)中重點討論與氣體體積變化有關(guān)的功，叫做體積功。dx取氣缸活塞封閉的定量氣體為熱力系，初狀態(tài)為p1，v1，設(shè)活塞面積為A，則氣體作用于活塞上的總作用力為pA。在可逆的膨脹過程中，這個作用力與外力對活塞的作用力相差為無限小，這樣若活塞移動一微小距離dx，則系統(tǒng)通過邊界上傳遞的微元功量應(yīng)為：（dV為膨脹過程中氣體體積的變化量）功和p-v圖體積功dx若活塞從位置1移動到位置2，我們可以看出1-2過程有無數(shù)個微元過程組合而成，故其所作功量為無數(shù)個微元過程功量的加和，用數(shù)學(xué)概念即：（W12叫做膨脹功）反之，若氣體被壓縮，則稱外界對熱力系作了壓縮功。功和p-v圖比體積功單位質(zhì)量的工質(zhì)由于體積變化所作的功，用小寫的w表示。單位是J/kg或kJ/kg微元可逆過程:可逆過程12:

體積功和比體積功都稱作功，其數(shù)量我們從符號和單位來判斷了，大寫W代表體積功，小寫w代表比體積功，J或kJ代表體積功，J/kg或kJ/kg代表比體積功。體積功在p-v圖上的表示02電/廠/熱/能/動/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫功和p-v圖體積功在p-v圖上的表示12pv只有當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時，熱力系與外界才可能有功的傳遞。一旦功通過熱力系邊界，它就成為熱力系或外界所具有能量的一部分，因此功是能量傳遞的一種形式。在y-x的平面坐標(biāo)系中數(shù)學(xué)公式代表函數(shù)曲線到x軸圍成的面積，建立p-v的參數(shù)坐標(biāo)圖，也就是過程曲線1－2與橫坐標(biāo)包圍的面積，即圖中陰影面積表示過程的功量w12，因此p-v圖也叫做示功圖。功和p-v圖體積功在p-v圖上的表示12pv

若工質(zhì)沿另一不同的過程曲線由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2，兩曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積是不同的，這表明了不同熱力過程中的功量是不同的，功的數(shù)值不僅取決于過程的初終態(tài)，而且還和過程經(jīng)過的路徑有關(guān)。若熱力系由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過程中，工質(zhì)膨脹，比體積增大，即dv>0，則功為正值，w12>0，此時熱力系對外界作膨脹功;若工質(zhì)由狀態(tài)2變化到狀態(tài)1，工質(zhì)被壓縮，比體積減小，即dv<0，則功為負值，w12<0，此時外界對工質(zhì)壓縮作功，稱為壓縮功。膨脹功和壓縮功都是體積功功和p-v圖在實際過程中由于存在各種能量耗散（如機械摩阻）而要消耗一部分功，使得熱力過程總是不可逆的，外界所能獲得的有效功要比工質(zhì)所作的體積功小。工程熱力學(xué)正是研究如何通過工質(zhì)的狀態(tài)變化而將熱能最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的問題。若熱力系由平衡態(tài)1經(jīng)歷一不可逆過程變化至另一平衡態(tài)2，由于不能確定其所通過的各中間狀態(tài)，故無法在p-v圖上的1、2之間用確切的連續(xù)曲線表示其變化過程。功和p-v圖在實際過程中

為了便于討論，常以虛線表示該不可逆過程，此時虛線下的面積無實際物理意義，并不表示過程中熱力系所作的容積功，僅為示意過程進行的方向而已。功是能量傳遞的一種形式。功的數(shù)值不僅取決于