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1、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 理想气体的热力过程- Ideal gas thermodynamic process,41 研究热力过程的目的及一般方法,一、基本热力过程(fundamental thermodynamic process),在logp-logV图上有logp=-nlnV+c,=常数 多变过程(polytropic process),二、研究热力过程的
2、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：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,求出过程方程及计算各过程初终态参数。,根
3、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,一、过程方程,定容过程（v=常数）,定压过程（p=常数）,定温过程,二、在p-v图及T-s图上表示,定容过程：,定压过程：,定温过程：,三、比热容,定容过程 定压过程 定温过程,四、u、 h和s,定容过程,定压过程,定温过程,五、w、wt和q,定容过程,定压过程,定温过程,43 等比熵（可逆绝热）过程,一、过程方程,取定比热容，积分,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。,二、在p-v图及T-s图上表示,n,n,三
4、、比热容,五、w，wt和q,或,0,0,六、变比热绝热过程功的计算,1、,查表,2、用,代替,3、,定义,比较（A）与（B）,令,44 多变过程,一、过程方程,二、在p-v图及T-s图上表示,n,n,三、u、h和s,四、w，wt和q,q=,五、比热容,六、多变指数,七、多变过程的能量关系w/q：,膨胀，吸热，压缩,放热,膨胀，放热，压缩,吸热,八、关于T-s图及p-v图,1、在p-v图上确定T增大及s增大方向 在T-s图上确定p增大及v增大方向,利用特殊过程的特性，如,利用过程的能量关系，如,0,2、在T-s图上用图形面积表示u和h,例：ha-hb用什么面积表示?,考虑过程等压 c,思考：若实
5、际气体，如何？,依据： a）T-s图上过程下面积表示q,b）qp=h，qv=u,a,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,一、理想气体的热力性质,1)理想气体状态方程 （ 重点） a）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； c）p,v,V,Vm,T及M等量的单位必须与 气体常数协调一致。,2) 比热容 （ 即是重点又是难点） a）容积热容C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 是摄氏温度t，而不是绝对
6、温度T。,3) 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U， H，S。,二、理想气体的热力过程,热力过程计算公式的掌握 熟练掌握4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、 功量的计算。具体计算公式见P101表4-1。,(1) p,v,T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 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 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 几倍，即 wt=nw。,(4) 无论什
7、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n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,(A)功的正负判断,(B)热量的正负判断,以过起点的定熵线为分界。p-v图位于定熵线的
8、右上方，T-s图上位于定熵线的右方的各过程线，q0;反之q0,(C) u( h, T)的正负判断,对于理想气体来说，定温线就是定热力学能线和定焓线，因此以过起点的定温线为分界。p-v图位于定温线的右上方，T-s图上位于定温线的上方的各过程线， u( h, T) 0;反之u( h, T) 0,可见通过过程中q, u, h, w和wt正负的判断，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。,
