《热工基础》课件-功和p-v图

功和p-v图热工基础电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库功和p-v图

状态改变发生热力过程时系统与外界要进行热能与机械能的转换，分析热力过程能量转换的两个过程量——热量和功功的概念01体积功在p-v图上的表示02目

录Content功的概念01电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库功和p-v图功的定义功的定义是力与沿力作用方向的位移的乘积物理学中热力系与外界进行功量交换时，热力系统的力或位移常常不易辨认热力学中功和p-v图功的定义工质从状态1变化到状态2热力学中当热力系通过边界与外界发生能量传递时，对外界的唯一效果可归结为举起重物，则热力系对外界作了功。物理学中“举起重物”实际上就是力的作用通过一定位移的结果。※并非说真有一重物被举高了，而是说过程产生的效果相当于（或可以折合为）举起重物。功和p-v图功的正负若工质膨胀，则功为正值功常用W表示，单位J或kJ。热力系统对外界做负功，或者说外界压缩工质耗功热力系统对外界做正功，若工质受压缩，则功为正值功是过程的函数，而不是状态的函数。因而常用“δ”表示微元过程的微量功，而不是表示功量的微分形式。功和p-v图体积功工程热力学中重点讨论与气体体积变化有关的功，叫做体积功。dx取气缸活塞封闭的定量气体为热力系，初状态为p1，v1，设活塞面积为A，则气体作用于活塞上的总作用力为pA。在可逆的膨胀过程中，这个作用力与外力对活塞的作用力相差为无限小，这样若活塞移动一微小距离dx，则系统通过边界上传递的微元功量应为：（dV为膨胀过程中气体体积的变化量）功和p-v图体积功dx若活塞从位置1移动到位置2，我们可以看出1-2过程有无数个微元过程组合而成，故其所作功量为无数个微元过程功量的加和，用数学概念即：（W12叫做膨胀功）反之，若气体被压缩，则称外界对热力系作了压缩功。功和p-v图比体积功单位质量的工质由于体积变化所作的功，用小写的w表示。单位是J/kg或kJ/kg微元可逆过程:可逆过程12:

体积功和比体积功都称作功，其数量我们从符号和单位来判断了，大写W代表体积功，小写w代表比体积功，J或kJ代表体积功，J/kg或kJ/kg代表比体积功。体积功在p-v图上的表示02电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库功和p-v图体积功在p-v图上的表示12pv只有当状态发生变化时，热力系与外界才可能有功的传递。一旦功通过热力系边界，它就成为热力系或外界所具有能量的一部分，因此功是能量传递的一种形式。在y-x的平面坐标系中数学公式代表函数曲线到x轴围成的面积，建立p-v的参数坐标图，也就是过程曲线1－2与横坐标包围的面积，即图中阴影面积表示过程的功量w12，因此p-v图也叫做示功图。功和p-v图体积功在p-v图上的表示12pv

若工质沿另一不同的过程曲线由状态1变化到状态2，两曲线与横坐标所包围的面积是不同的，这表明了不同热力过程中的功量是不同的，功的数值不仅取决于过程的初终态，而且还和过程经过的路径有关。若热力系由状态1变化到状态2的过程中，工质膨胀，比体积增大，即dv>0，则功为正值，w12>0，此时热力系对外界作膨胀功;若工质由状态2变化到状态1，工质被压缩，比体积减小，即dv<0，则功为负值，w12<0，此时外界对工质压缩作功，称为压缩功。膨胀功和压缩功都是体积功功和p-v图在实际过程中由于存在各种能量耗散（如机械摩阻）而要消耗一部分功，使得热力过程总是不可逆的，外界所能获得的有效功要比工质所作的体积功小。工程热力学正是研究如何通过工质的状态变化而将热能最大限度地转变为机械能的问题。若热力系由平衡态1经历一不可逆过程变化至另一平衡态2，由于不能确定其所通过的各中间状态，故无法在p-v图上的1、2之间用确切的连续曲线表示其变化过程。功和p-v图在实际过程中

为了便于讨论，常以虚线表示该不可逆过程，此时虚线下的面积无实际物理意义，并不表示过程中热力系所作的容积功，仅为示意过程进行的方向而已。功是能量传递的一种形式。功的数值不仅取决于