nullnull*第四章 理想气体的热力过程*第四章 理想气体的热力过程4-1 热力过程
分析
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概述4-2 定容过程4-3 定压过程4-4 定温过程4-5 绝热过程(定熵过程)4-6 多变过程4-1 热力过程分析概述*第四章 理想气体的热力过程* 假设条件：①理想气体；②可逆过程 分析热力过程的目的：①确定过程中能量转换关系(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(T、p、v、s)的变化规律。 过程的一般方法和步骤为：
①根据热力过程的特征确定过程方程式。
②在状态参数坐标图(p-v和T-s图)上绘出过程曲线。
③确定过程中基本状态参数p、v、T的关系式及Δu、Δh 和Δs (Δu、Δh 和Δs 按前述方法计算)。
④计算过程功量和热量。可采用不同的方法来求得(能量方程、状态参数变化关系、比热容等)。4-1 热力过程分析概述4-2 定容过程*第四章 理想气体的热力过程*4-2 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。 ①过程方程式
v=常量 ②过程在状态参数坐标图上的
表
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示 p-v图上—垂直线；T-s图上—指数曲线，由其熵变式： 可知，其斜率为 ③状态参数关系式*第四章 理想气体的热力过程*③状态参数关系式 由 pv=RgT和v1=v2，可得 ④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。当比热容为定值时： 轴功：4-3 定压过程*第四章 理想气体的热力过程*4-3 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 ①过程方程式
p=常量 ②过程在状态参数坐标图上的表示 p-v图上—水平线；T-s图上—指数曲线，由其熵变式： 可知，其斜率为 定压线较定容线平坦 。③状态参数关系式*第四章 理想气体的热力过程*③状态参数关系式 由 pv=RgT和p1=p2，可得 ④过程功量和热量 轴功：当比热容为定值时：4-4 定温过程*第四章 理想气体的热力过程*4-4 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 ①过程方程式T=常量 ②过程在状态参数坐标图上的表示 p-v图上—等边双曲线；T-s图上—水平线。 ③状态参数关系式 由气体状态方程式和过程方程式，可知定温过程中系统的压力和比体积成反比，即或p1v1=p2v2null*第四章 理想气体的热力过程* ④过程功量和热量
定温过程系统所作的容积变化功为4-5 绝热过程(定熵过程)*第四章 理想气体的热力过程*4-5 绝热过程(定熵过程) 系统与外界不发生热量交换时所经历的过程。
无功耗散的准静态绝热过程即为定熵过程，因此有 一、定值比热容情况下绝热（定熵）过程的分析
①过程方程式 由熵变关系式，有整理可得即因此有对于理想气体过程方程 ②过程在状态参数坐标图上的表示*第四章 理想气体的热力过程* 由有可得又由得到 p-v图上—指数曲线(比定温线陡)；T-s图上—垂直线。 ③状态参数关系式 ②过程在状态参数坐标图上的表示由null*第四章 理想气体的热力过程* ④过程功量和热量当比热容为定值时 开口系统，若忽略动能及重力位能的变化，轴功可表示为 由，可得因此有热量：膨胀功：二、变比热容情况下绝热（定熵）过程的分析*第四章 理想气体的热力过程* （1）采用平均绝热指数的方法
过程方程表示为 ＝常量而 这种方法存在的问
题
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：①依然是一种近似计算。②当终态温度不知道时，需要试算。方法：先假定T2，计算出κm，按过程方程式计算得出T2，修正T2重复上述计算，直至假定温度值与计算温度值相同（接近）时，所得的κm即为所求。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差较大，因而需采用变比热容进行计算 null*第四章 理想气体的热力过程*（2）利用热力性质表进行计算 由，对可逆绝热过程可得上式可改写为 按此式，利用气体热力性质表中所列s0 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p1 及p2算出ln(p2 /p1 )，又由T1按表查得 ，从而算出的数值并由表查得 其所对应的T2 。null*第四章 理想气体的热力过程* 空气的热力性质表中还按温度列出了pr的数值。pr称为相对压力，其定义式为依此式和 可得于是有按此式，利用气体热力性质表中pr与温度T的对应关系，计算绝热过程终了状态的压力和温度。例如，按T1 由表查得pr1，便可依上式及p1 、p2 的数值求得pr2, 再由表查得其所对应的T2 。null*第四章 理想气体的热力过程* 空气的热力性质表中还按温度列出了vr的数值。vr称为相对比体积，其定义式为上式整理可得利用热力性质表中vr的数据，应用类似由pr求p的方法，可以直接计算绝热过程终了状态下的比体积v2 。
变比热容情况下，绝热过程中系统能量转换关系可直接按能量方程式求取。 容积变化功： 轴功： 热量：
4-6 多变过程*第四章 理想气体的热力过程*4-6 多变过程 (1)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： 式中，n为多变指数，- ∞
0, 功量为正。
③ds>0, 热量为正。
④dT>0→du>0，dh>0。 由于n为任何常数，因此理论上多变过程曲线可位于p-v图及T-s图上的位置，即可位于图中1点出发的任何范围内。实际上，能量转换装置中的热力过程，大部分属于n＞0的过程。图上阴影范围以内的过程，即n＜0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：(3)状态参数关系式*第四章 理想气体的热力过程*(3)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： 多变过程的熵变为 即(4)过程功量和热量*第四章 理想气体的热力过程* 多变过程的容积变化功为 (4)过程功量和热量null*第四章 理想气体的热力过程* 多变过程的热量为 即按比热容与热量之间的关系，上式可写为对比上面二式，可得多变比热容为null*第四章 理想气体的热力过程* 多变过程的轴功为 多变过程 ，因此有 即多变过程的轴功等于容积膨胀功的n倍，由此可得 (5)过程特性的分析及多变指数的确定*第四章 理想气体的热力过程* 工程中，可按已有的热力过程来求取过程的多变指数 n 。由 pvn=常量可得 ln p+nlnv=常量所以在lnp-lnv的坐标图上，多变过程可表示为一条直线。又按多变过程的参数关系 ：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
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