工程热力学理想气体的基本热力过程教学课件PPT.ppt

基本要求,熟练掌握3种基本过程（定容过程、定压过程、定温过程）的初终态基本状态参数 p、v、t 之间的关系。 熟练掌握3种基本过程以及多变过程系统与外界交换的热量、功量的计算。 能将各过程表示在 p v 图和 t s 图上，并能正确地应用 pv 图和 t s 图判断过程的特点，即u，h，q 及 w 等的正负值。,第四章 理想气体的基本热力过程,4-1 研究热力基本过程的目的及一般方法,分析计算热力过程的目的： 揭示过程中工质状态参数的变化规律及能量转换情况，找出影响转化的主要因素。 热力学过程受外部条件影响 。 主要研究外部条件对热功转换的影响。,工程目的：提高热力过程的热功转换效率。,利用外部条件, 合理安排过程，形成最佳循环过程。 对已确定的过程，进行热力计算。,4-1 研究热力过程的目的及一般方法,研究热力学过程的对象与方法,对象,参数 ( p, t, v, u, h, s ) 变化 2) 能量转换关系, q , w, wt,方法,抽象分类,2) 可逆过程 (不可逆再修正),典型的基本过程,2) 理想气体：,1) 第一定律：,稳流方程式：,研究热力学过程的依据,3)可逆过程,研究热力学过程的依据,2) 理想气体,研究热力学过程的步骤,1) 据过程的特点，利用状态方程式，确定该过程方程式：,5)确定1kg工质对外作功和过程热量。计算可逆过程的w , wt , q 。,3) 用p - v 和t - s图画出过程曲线，直观表示过程中工质状态参数的变化规律及能量转换情况。,2) 借助过程方程式和理想气体状态方程式，由已知状态参数求未知状态参数。,4) 确定工质状态参数的变化量，求： 变比热容时按:（3-27）（3-28）；（3-29）（3-30）公式计算。 定值比热容时，按书p70公式计算。下面讨论各过程均以定值比热容为例。,4-2 理想气体的定容过程（p102）,定容过程即比体积保持不变的过程。即dv =0，其过程方程式： v = 定值 初、终态参数间的关系可根据 v=定值及 pv = rg t 得出： v2 = v1 ， p2 /p1 = t2 / t1 (4-16) 定容过程中气体的压力与热力学温度成正比。 定容过程的熵变量可简化为 ，在t- s图上是一条对数曲线。 在p-v图上过程曲线是一条垂直直线。,加热,放热,（a),（b),加热,图4 -2 定容过程的二个状态图,理想气体定 v 的过程曲线,曲线斜率=？,曲线形状？,曲线为正斜率凹向上曲线,且斜率随t上升而增大,斜率,定容过程，比体积不变：,理想气体 v 的热量和功,作为简单可压缩物质，对于气体的可逆定容过程，由于dv = 0其过程功为： （4-17） 过程热量为： q v = u 2 u 1 （4-18） 结论：定容过程中工质不输出膨胀功，其获得的热量全部等于工质的热力学能的增量。它直接由热力学第一定律推出，适用于所有气体。 q v的计算结果为正，是吸热过程，反之是放热过程。,对定容过程的热量，有 （4-19）,4-3 理想气体的定压过程,定压过程是工质在状态变化过程中压力保持不变的过程。其过程方程式： p = 定值 初、终态参数间的关系可根据 p=定值及 pv = rg t 得出： p2 = p1 ， v2 / v1 = t2 / t1 (4-21) 定压过程中气体的比体积与热力学温度成正比。 在p - v图上定压过程线是一水平直线。定压过程的熵变量为 ，在t- s图上也是一条对数曲线。,（a),（b),定压过程,对于定容过程，有,对于定压过程，有,斜率：,斜率：,相同温度下,显然，过温度相同的同一点的定容线斜率恒大于定压线斜率。,理想气体的定 p 过程的热量和功,对于气体的可逆定压过程，由于p=定值，其定压过程的过程功：,可逆定压过程的技术功： （4-26） 它表明：定压过程中系统不对外作技术功。 上述式(4-22)和(4-26)适用于任何工质,不限于理想气体。而式(4-23)和(4-24)只适用于理想气体,（4-22）,对于理想气体，定压过程的过程功可表示为 w = rg（t2-t1） 或 rg = w / （t2-t1） （4-23） 它表明：理想气体的气体常数rg数值上等于1kg气体在定压过程中温度升高1k所作的膨胀功。 定压过程的过程热量为：qp = h2 - h1 （4-24） 即工质在定压过程中吸入的热量 = 焓增量。,(1) 按定值比热容计算(续),= 0.43997 kj/（kg*k）,本题（1）按定值比热容计算的结果误差比较大。,4-4 理想气体的定温过程,定温过程是工质状态变化时温度保持不变的过程，t=定值 。由 pv = rg t ，得出过程方程式： p v = 定值 (4-28) 初、终态参数间的关系有： t2 = t1 ， p2 v2 = p1 v1 定温过程中理想气体的压力与比体积成反比。,定温过程,在pv图上定温线为一条等腰双曲线，它有负的斜率。在t- s图上定温线是一水平直线。,(a),(b),图4-4 定温过程的二个状态图,理想气体 t 的参数关系,理想气体的定温过程即定热力学能过程和定焓过程。这时 u = 0， h = 0 定温过程的熵变量：,取定值比热容,求u、 h、 s,理想气体定 t 过程的热量和功,理想气体 t 的过程曲线,理想气体的定温过程应为