第4章 理想气体的热力性质和热力过程.ppt

学习要求 掌握理想气体状态方程 掌握理想气体各种热力过程的过程方程及基本状态参数之间的关系式； 能计算理想气体各种热力过程的q、w和wt，并能在p-v图和T-s图上对热力过程进行定性分析。 作业 4-4（3-4）、4-13（3-13）、4-15 （3-15）、4-23（3-22）、4-25（3-24） u=f（T，v）详见第二章第二节热力学第一定律 h=u+pv——热力学能+推动功，h=f（T，v），h=f（T，p） P266附录A-3 P267附录A-4a，P268附录A-4b P268附录A-5 P67表3-2 定容过程 isochoric process ： 比体积保持不变的过程。 过程方程： 初、终态参数之间的关系： 过程技术功： 过程热力学能差/热量： 过程膨胀功： 过程熵变： 定压过程 isobaric process： 压力保持不变的过程。 过程方程： 初、终态参数之间的关系： 过程技术功： 过程膨胀功： 过程热力学能差/热量： 对于理想气体： 定温过程 isothermal process： 温度保持不变的过程。 过程方程： 初、终态参数之间的关系： 定能过程，定焓过程 对于理想气体： 过程膨胀功： 过程技术功： 对于理想气体，过程热量及熵变： 绝热过程： 工质与外界没有热量交换的过程。 定熵过程 isentropic process 对于理想气体可逆绝热过程： 注意: 不能说绝热过程就是定熵过程, 必须是可逆绝热过程才是定熵过程。 δqre=0，ds=0→s为定值→s处处相等。 过程方程： 比热容比： 定熵指数： 理想气体： 需要满足三个条件: (1)理想气体 (2)可逆绝热过程 (3) κ为常数 γ是温度的复杂函数。cp、cV取定值时，γ也为定值。 初、终态参数之间的关系： 过程膨胀功： 过程技术功： 过程热量、热力学能差及焓： 理想气体基本热力过程的求解， 请参阅《教材》P88 例题4-5 第六节 理想气体的多变过程Polytropic process 多变过程方程： n：多变指数。对于某一特定过程n为常数；不同的过程n值不同： n＝0，p＝定值，为定压过程 n＝1，pv＝定值，为定温过程 n＝κ，pvκ＝定值，为定熵过程 n＝∞，v ＝定值，为定容过程 实际过程可以看作是n取不同值的多段多变过程的组合。 由 得多变过程的基本状态参数之间的关系： 初、终态的Δu、Δs和Δh仍然可按理想气体的有关公式进行计算。 过程膨胀功： 过程技术功： 过程热量： cn 称为多变过程的比热容 理想气体热力过程计算公式表 四个基本热力过程 理想气体基本过程的p-v,T-s图 s T v p p p v v T T s s Ⅰ Ⅳ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 q0 u,h↑(T↑) w↑(v↑) wt↑(p↓) q↑(s↑) q0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 例题1 某种理想气体，比热容可取定值，若其气体常数Rg=400J/（kg·K），且定熵指数κ=1.4，求该气体的比定压热容。 例4-6 （教材P94） 初压力为0.1MPa，初温为27℃的1kg氮气，在n=1.25的压缩过程中被压缩至原来体积的1/5。若取比热容为定值，试求压缩后的压力、温度、压缩过程所消耗压缩功及与外界交换的热量。若从相同初态出发分别经定温和定熵过程压缩至相同体积，试进行相同的计算，并将此三过程画在同一p-v图和T-s图上。 例题3 燃气在燃气轮机中从p1=0.8MPa，t1=927℃绝热可逆膨胀到p2=0.1MPa。试求： 膨胀终了时的燃气温度及单位质量燃气对外作的轴功； 过程中热力学能的变化； 若从同一初态出发经一不可逆绝热过程到达相同终压力，其终态温度为450℃。求单位质量燃气对外作的轴功和熵变，并将可逆绝热过程和不可逆绝热过程表示在同一T-s图上； 为使不可逆绝热膨胀终态与可逆绝热过程终态相同，需放热多少？ （燃气按空气计算） 本章小结 本章主要讨论了理想气体的热力性质及其热力过程。 理想气体状态方程： 理想气体的比热容：cp、cV 理想气体的u、h、s 本章小结 理想气体混合物 道尔顿分压力定律 亚美格分体积定律 理想气体混合物的ω、x、φ、Meq、Rg，eq、u、h、s 理想气体的热力过程： 基本热力过程：定容、定压、定温、定熵 多变过程 过程的状态参数、w、wt、q的计算以及过程的p-v图、T-s图定性分析。 采用真实