《(2.5)--04理想气体的热力过程.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(2.5)--04理想气体的热力过程.ppt（24页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第四章第四章 理想气体理想气体的热力过程的热力过程2023年年12月月17日日第四章 理想气体的热力过程12023年12月17日第四章 理想气体的热力过程2本章内容本章内容4-1热力过程分析概述热力过程分析概述4-2 定容过程定容过程4-3定压过程定压过程4-4定温过程定温过程4-5绝热过程绝热过程(定熵过程定熵过程)4-6多变过程多变过程2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程3 假设条件：假设条件：理想气体；理想气体；可逆过程可逆过程 分析热力过程的目的：分析热力过程的目的：确定过程中能量转换关系确定过程中能量转换关系(功量、热量、热力学能变化及焓变功量、热量、热力学能变化及焓变)
2、；确定过程中系统状态参数确定过程中系统状态参数(T、p、v、s)的变化规律。的变化规律。过程的一般方法和步骤为：过程的一般方法和步骤为：根据热力过程的特征确定过程方程式。根据热力过程的特征确定过程方程式。在状态参数坐标图在状态参数坐标图(p-v和和T-s图图)上绘出过程曲线。上绘出过程曲线。确定过程中基本状态参数确定过程中基本状态参数p、v、T的关系式及的关系式及u、h 和和s(u、h 和和s 按前述方法计算按前述方法计算)。计算过程功量和热量。可采用不同的方法来求得计算过程功量和热量。可采用不同的方法来求得(能量方程、能量方程、状态参数变化关系、比热容等状态参数变化关系、比热容等)。4-1热
3、力过程分析概述热力过程分析概述2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程44-2 定容过程定容过程 比体积保持不变时系统状态发生变化所经历的过程。比体积保持不变时系统状态发生变化所经历的过程。过程方程式过程方程式v=常量常量 过程在状态参数坐标图上的表示过程在状态参数坐标图上的表示 p-v图上图上垂直线；垂直线；T-s图上图上指数曲线，由其熵变式：指数曲线，由其熵变式：可知，其斜率为可知，其斜率为2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程5状态参数关系式状态参数关系式 由由pv=RgT和和v1=v2，可得，可得 过程功量和热量过程功量和热量即系统接受的热量全部用于增加系统的热力学能
4、。当比热容为定值即系统接受的热量全部用于增加系统的热力学能。当比热容为定值时：时：轴功：轴功：2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程64-3 定压过程定压过程 压力保持不变时系统状态发生变化所经历的过程压力保持不变时系统状态发生变化所经历的过程 过程方程式过程方程式p=常量常量 过程在状态参数坐标图上的表示过程在状态参数坐标图上的表示 p-v图上图上水平线；水平线；T-s图上图上指数曲线，由其熵变式：指数曲线，由其熵变式：可知，其斜率为可知，其斜率为定压线较定容线平坦定压线较定容线平坦。2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程7状态参数关系式状态参数关系式 由由pv=RgT
5、和和p1=p2，可得可得 过程功量和热量过程功量和热量 轴功：轴功：当比热容为定值时：当比热容为定值时：2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程84-4 定温过程定温过程 温度保持不变时系统状态发生变化所经历的过程温度保持不变时系统状态发生变化所经历的过程 过程方程式过程方程式T=常量常量 过程在状态参数坐标图上的表示过程在状态参数坐标图上的表示 p-v图上图上等边双曲线；等边双曲线；T-s图上图上水平线。水平线。状态参数关系式状态参数关系式 由由气体状态方程式和过程方气体状态方程式和过程方程式，可知定温过程中系统的压程式，可知定温过程中系统的压力和比体积成反比，即力和比体积成反比，即
6、或或p1v1=p2v22023年12月17日第四章 理想气体的热力过程9 过程功量和热量过程功量和热量 定温过程系统所作的定温过程系统所作的容积变化功容积变化功为为热量热量：定温过程中系统的热力学能及焓均不变化，因而有：定温过程中系统的热力学能及焓均不变化，因而有即定温过程中系统吸收的热量等于系统所作的功即定温过程中系统吸收的热量等于系统所作的功。稳稳定定流流动动的的开开口口系系统统，忽忽略略工工质质的的流流动动动动能能和和重重力力位位能能的的变变化化，则按定温过程方程式，定温过程中系统所作的则按定温过程方程式，定温过程中系统所作的轴功轴功为为即定温过程中系统轴功等于容积变化功。即定温过程中系
7、统轴功等于容积变化功。2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程104-5绝热过程绝热过程(定熵过程定熵过程)系统与外界不发生热量交换时所经历的过程。系统与外界不发生热量交换时所经历的过程。无功耗散的准静态绝热过程即为无功耗散的准静态绝热过程即为定熵过程定熵过程，因此有，因此有 一、定值比热容情况下绝热（定熵）过程的分析一、定值比热容情况下绝热（定熵）过程的分析 过程方程式过程方程式 由熵变关系式由熵变关系式，有，有整理可得整理可得即即因此有因此有对于理想气体对于理想气体过程方程过程方程2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程11 由由有有可得可得又由又由得到得到 p-v图上图上
8、指数曲线指数曲线(比定温比定温线陡线陡)；T-s图上图上垂直线。垂直线。状态参数关系式状态参数关系式 过程在状态参数坐标图上的表示过程在状态参数坐标图上的表示由由2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程12 过程功量和热量过程功量和热量当当比热容为定值比热容为定值时时 开口系统，若忽略动能及重力位能的变化，开口系统，若忽略动能及重力位能的变化，轴功轴功可表示为可表示为由由，可得，可得因此有因此有热量热量：膨胀功膨胀功：2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程13 （1）采用采用平均绝热指数平均绝热指数的方法的方法 过程方程表示为过程方程表示为 常量常量而而 这种方法存在的问题：
9、这种方法存在的问题：依然是一种依然是一种近似计算近似计算。当当终态温度不知道时，需要试算终态温度不知道时，需要试算。方法：。方法：先假定先假定T2，计算出，计算出m，按过程方程式计算得出，按过程方程式计算得出T2，修正，修正T2重复上述重复上述计算，直至计算，直至假定温度值与计算温度值相同（接近）假定温度值与计算温度值相同（接近）时，所得的时，所得的m即即为所求。为所求。二、变比热容情况下绝热（定熵）过程的分析二、变比热容情况下绝热（定熵）过程的分析当温度变化幅度较大时，按定值比热容方法计算所得结果误当温度变化幅度较大时，按定值比热容方法计算所得结果误差较大，因而需采用差较大，因而需采用变比热
10、容变比热容进行计算进行计算 2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程14（2）利用利用热力性质表热力性质表进行计算进行计算 由由，对，对可逆绝热过程可逆绝热过程可得可得上式可改写为上式可改写为 按此式，利用按此式，利用气体热力性质表气体热力性质表中所列中所列 s0 的数值，并对照它们的数值，并对照它们所对应的温度，即可求取绝热过程终了状态的温度或压力。例如由所对应的温度，即可求取绝热过程终了状态的温度或压力。例如由 p1 及及 p2 算出算出 ln(p2/p1)，又由，又由 T1 按表查得按表查得 ，从而算出的，从而算出的数值并由表查得数值并由表查得 其所对应的其所对应的 T2。202
11、3年12月17日第四章 理想气体的热力过程15 空空气气的的热热力力性性质质表表中中还还按按温温度度列列出出了了 pr 的的数数值值。pr 称称为为相相对对压力压力，其定义式为，其定义式为依此式和依此式和可得可得于是有于是有按此式，利用按此式，利用气体热力性质表气体热力性质表中中 pr与温度与温度 T 的对应关系，计算绝的对应关系，计算绝热过程终了状态的压力和温度。热过程终了状态的压力和温度。例如，按例如，按T1由表查得由表查得pr1，便可依，便可依上式及上式及 p1、p2的数值求得的数值求得pr2,再由表查得其所对应的再由表查得其所对应的 T2。2023年12月17日第四章 理想气体的热力过
12、程16 空空气气的的热热力力性性质质表表中中还还按按温温度度列列出出了了vr的的数数值值。vr称称为为相相对对比比体积体积，其定义式为，其定义式为上式整理可得上式整理可得利用利用热力性质表热力性质表中中 vr的数据，应用类似由的数据，应用类似由 pr求求 p 的方法，可以直的方法，可以直接计算绝热过程终了状态下的比体积接计算绝热过程终了状态下的比体积 v2 。变比热容情况下，绝热过程中系统变比热容情况下，绝热过程中系统能量转换关系能量转换关系可直接按能量可直接按能量方程式求取。方程式求取。容积变化功容积变化功：轴功轴功：热量热量：2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程174-6 多变
13、过程多变过程 (1)(1)过程方程式过程方程式 各种热力过程，其过程方程式通常都可以表示为下述形式：各种热力过程，其过程方程式通常都可以表示为下述形式：式中，式中，n 为多变指数，为多变指数，-n 0,功量为正。功量为正。ds0,热量为正。热量为正。dT0du0，dh0。由于由于 n 为任何常数，因此理论上多变过程曲线可位于为任何常数，因此理论上多变过程曲线可位于p-v 图及图及T-s 图上的位置，即可位于图中图上的位置，即可位于图中1点出发的任何范围内。实际上，能点出发的任何范围内。实际上，能量转换装置中的热力过程，大部分属于量转换装置中的热力过程，大部分属于n0的过程。图上阴影范的过程。图
14、上阴影范围以内的过程，即围以内的过程，即n0的多变过程一般较少。的多变过程一般较少。多变过程在状态参数坐标图上的一些规律：多变过程在状态参数坐标图上的一些规律：2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程19(3)状态参数关系式状态参数关系式 多变过程的过程方程式与定值比热容的定熵过程的过程方程式多变过程的过程方程式与定值比热容的定熵过程的过程方程式形式相同，只是指数不同形式相同，只是指数不同，参照定熵过程状态参数关系式可得出：，参照定熵过程状态参数关系式可得出：多变过程的多变过程的熵变熵变为为即即2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程20 多变过程的多变过程的容积变化功容积变化
15、功为为(4)过程功量和热量过程功量和热量2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程21 多变过程的多变过程的热量热量为为即即按比热容与热量之间的关系，上式可写为按比热容与热量之间的关系，上式可写为对比上面二式，可得对比上面二式，可得多变比热容多变比热容为为2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程22 多变过程的多变过程的轴功轴功为为多变过程多变过程，因此有，因此有即多变过程的轴功等于容积膨胀功的即多变过程的轴功等于容积膨胀功的n 倍，由此可得倍，由此可得2023年12月17日第四章 理想气体的热力过程23 工程中，可按已有的热力过程来求取过程的多变指数工程中，可按已有的热力过程来求取过程的多变指数n。由由pvn=常量常量可得可得lnp+n lnv=常量常量所以在所以在lnp-lnv的坐标图上，多变过程可表示为一条直线。又按多变的坐标图上，多变过程可表示为一条直线。又按多变过程的参数关系过程的参数关系：对上式取对数并整理后可以得到对上式取对数并整理后可以得到(5)过程特性的分析及多变指数的确定过程特性的分析及多变指数的确定本章作业本章作业n4-2n4-11n4-182023年12月17日第四章 理想气体的热力过程24