04第四章理想气体的热力过程0930.ppt

第四章 理想气体的热力过程研究热力过程的目的和方法；定容、定压、定温和绝热过程；多变过程及其指数的确定熟练掌握定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程、多变过程的基本概念、基本公式，结合具体过程分析和导出所需公式的方法。各过程在压容图和温熵图表示。第四章第四章 理想气体的热力过程理想气体的热力过程-Ideal gas thermodynamic process41 研究热力过程的目的及一般方法研究热力过程的目的及一般方法一、基本热力过程一、基本热力过程(fundamental thermodynamic process)在在logp-logV图上有图上有logp=-nlnV+c=常数常数 多变过程多变过程(polytropic process)二、研究热力过程的目的、方法二、研究热力过程的目的、方法(isobaric process;constant pressure process)(isometric process;constant volume process)(isentropic process;reversible adiabatic process)(isothermal process;constant temperature process)1）目的：目的：以第一定律为基础，理想气体为工质，分析可逆的基本热力过程中能量转换、传递 关系，揭示过程中工质状态参数的变化规律 及热量和功量的计算2）方法和手段方法和手段求出过程方程及计算各过程初终态参数。根据第一定律及理想气体性质计算过程中功和热。画出过程的p-v图及T-s图，帮助直观分析过程中 参数间关系及能量关系。可用的公式42 定压、定容和定温过程定压、定容和定温过程一、过程方程一、过程方程定容过程（定容过程（v=常数）常数）定压过程（定压过程（p=常数）常数）定温过程定温过程二、在二、在p-v图及图及T-s图上表示图上表示定容过程定容过程：定压过程定压过程：定温过程定温过程：三、比热容三、比热容定容过程定容过程 定压过程定压过程 定温过程定温过程四、四、u、h和和s定容过程定容过程定压过程定压过程定温过程定温过程五、五、w、wt和和q定容过程定容过程定压过程定压过程定温过程定温过程43 等比熵（可逆绝热）过程等比熵（可逆绝热）过程一、过程方程一、过程方程取定比热容，积分取定比热容，积分由推导过程，上述三式适用于由推导过程，上述三式适用于：理想气体，定比热，可逆绝热过程理想气体，定比热，可逆绝热过程。二、在二、在p-v图及图及T-s图上表示图上表示n n 三、比热容三、比热容五、五、w，wt和和q或或00六、变比热绝热过程功的计算六、变比热绝热过程功的计算1、查表查表2、用用代替代替3、定义 比较（A）与（B）令44 多变过程多变过程一、过程方程一、过程方程二、在二、在p-v图及图及T-s图上表示图上表示n n 三、三、u、h和和s四、四、w，wt和和qq=五、比热容五、比热容六、多变指数六、多变指数七、多变过程的能量关系七、多变过程的能量关系w/q：膨胀，吸热，压缩膨胀，吸热，压缩,放热放热膨胀，放热，压缩膨胀，放热，压缩,吸热吸热八、关于八、关于T-s图及图及p-v图图1、在在p-v图上确定图上确定T增大及增大及s增大方向增大方向 在在T-s图上确定图上确定p增大及增大及v增大方向增大方向利用特殊过程的特性，如利用特殊过程的特性，如利用过程的能量关系，如利用过程的能量关系，如0 2、在、在T-s图上用图形面积表示图上用图形面积表示u和和h例：ha-hb用什么面积表示用什么面积表示?考虑过程等压考虑过程等压 c思考：若实际气体，如何思考：若实际气体，如何？依据依据：a）T-s图上过程下面积表示图上过程下面积表示qb）qp=h，qv=ua例题第四章A401.ppt例题第四章A402.ppt例题第四章A403.ppt例题第四章A404.ppt例题第四章A405.ppt例题第四章A406.ppt重点和难点重点和难点一、理想气体的热力性质一、理想气体的热力性质1)理想气体状态方程理想气体状态方程（重点）重点）a）状态方程只能用于平衡态；状态方程只能用于平衡态；b）必须采用绝对温度和绝对压力；必须采用绝对温度和绝对压力；c）p,v,V,Vm,T及及M等量的单位必须与等量的单位必须与 气体常数协调一致。气体常数协调一致。2)比热容比热容（即是重点又是难点）即是重点又是难点）a）容积热容容积热容C是标准状态下的立方米（是标准状态下的立方米（m3）b）平均比热容表必须一一对应，表的自变量平均比热容表必须一一对应，表的自变量 是摄氏温度是摄氏温度t，而不是绝对温度而不是绝对温度T。3)理想气体的热力学能、焓和熵的计算理想气体的热力学能、焓和熵的计算 熟练掌握利用定值比热容计算理想气体的熟练掌握利用定值比热容计算理想气体的U，H，S。二、理想气体的热力过程二、理想气体的热力过程1)热力过程计算公式的掌握热力过程计算公式的掌握 熟练掌握熟练掌握4种基本过程及多变过程的初、终态种基本过程及多变过程的初、终态p,v,T参数之间的关系，以及过程中系统与外界交换的热量、参数之间的关系，以及过程中系统与外界交换的热量、功量的计算。具体计算公式见功量的计算。具体计算公式见P101表表4-1。(1)p,v,T初、终态参数的关系式中，定容、定压、定温初、终态参数的关系式中，定容、定压、定温过程直接从状态方程中推得。对于定熵过程和多变过程过程直接从状态方程中推得。对于定熵过程和多变过程仅仅是指数不同。仅仅是指数不同。(2)各种过程热量和功量的计算公式为以下两个公式的各种过程热量和功量的计算公式为以下两个公式的具体应用（对于可逆过程而言）具体应用（对于可逆过程而言）(3)除定容过程以外，各种过程的技术功是膨胀功的除定容过程以外，各种过程的技术功是膨胀功的 几倍，即几倍，即 wt=nw。(4)无论什么过程，理想气体的热力学能、焓熵均按无论什么过程，理想气体的热力学能、焓熵均按2.应用p-v图与T-s图分析多变过程多变过程线在p-v和T-s图上的对应位置，由多变指数n的数值确定显然，斜率的绝对值随显然，斜率的绝对值随n的增大而增大的增大而增大其中(2)过程中q，u，h，w和wt正负判断方法a)首先在p-v和T-s图上画出与预分析的多变过程线从同一点出发的四条基本过程线，作为分析的参考线。b)膨胀功的正负判断，以过起点的定容线为分界。p-v图位于定容线的右方，T-s图上位于定容线的右下方的各过程线，比体积增大，工质膨胀对外作功，w0;反之w0;反之wt0;反之q0;反之u(h,T)0可见通过过程中可见通过过程中q,u,h,w和和wt正负的判正负的判断，可以了解过程的性质和特点，并能断，可以了解过程的性质和特点，并能够明了过程中能量传递和转换与气体状够明了过程中能量传递和转换与气体状态变化的联系，对分析过程十分有用。态变化的联系，对分析过程十分有用。例：如何表示工质又膨胀、又吸热、又降温的过程？1)首先在p-v和T-s图上画出与预分析的多变过程线从同一点出发的四条基本过程线。2)找出工质膨胀的区域。（定容线）3)找出工质吸热的区域。（定熵线）4)找出工质降温的区域。（定温线）5)在p-v和T-s图上，所标的3个区域重叠区域，就是工质又膨胀、又吸热、又降温的区域，从a点向该区域画一条线a-b，该过程线就是所要求的线。