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1、第四章 理想气体的热力过程4-1 研究热力过程的目的及一般方法基本热力过程定容过程：汽油机气缸中工质的燃烧加热过程定压过程：燃气轮机动力装置燃烧室内的燃烧加 热过程定温过程：活塞式压气机中，气体的压缩过程绝热过程：燃气流过气轮机或空气流经叶轮式压 气机时，流速很大，气体向外界散失的热量极少 ，近乎绝热这四种典型的可逆过程称为基本热力过程研究热力过程的一般方法工质热力状态的变化规律及能量转换状况与是否 流动无关，对于确定的工质只取决于过程特征根据过程特点，利用状态方程式及第一定律解析 式得出过程方程式p=f(v)借助过程方程式并结合状态方程式，找出不同状 态时状态参数间的关系，从而由已知初态确定
2、终 态参数，或者反之在p-v图和T-s图中画出过程曲线，直观地表达过 程中工质状态参数的变化规律及能量转换情况确定工质初、终态比热力学能、比焓、比熵的变 化量。对于理想气体，不论过程是否可逆，都可 按下列公式计算：变比热容时定值比热容时确定1kg工质对外作出的功和过程热量各种可逆过程的膨胀功都可由 计算各种可逆过程的技术功都可由 计算过程热量可按 计算定容过程和定压过程还可按比热容乘以温差计算定温过程可由温度乘以比熵差计算4-2 定容过程定容过程定容过程即比体积保持不变的过程，过程方程式 为v=定值初、终态参数间的关系根据v=定值和pv=RgT得 出，定容过程中气体的压力与热力学温度成正比定容
3、过程曲线在p-v图上是一条与横坐标垂直的 直线，在T-s图上是一条对数曲线定容过程的熵变量在T-s图上定容吸热过程线1-2指向右上方，是吸热升温增压过 程，定容放热过程线1-2指向左下方，是放热降温减压过程定容过程的过程功、过程热量和技术功定容过程的过程功为零，即过程热量由热力学第一定律得出定容过程的技术功定容过程中工质不输出膨胀功，加给工质的热量 全部用于增加工质的热力学能并使温度升高，此 结论由热力学第一定律推得，适用于任何工质4-3 定压过程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，过程方程式为p=定值初、终态参数间的关系根据p=定值和pv=RgT得 出，定压过程中气体
4、的比体积与绝对温度成正比定压过程曲线在p-v图上是一水平直线，在T-s图 上也是一条对数曲线，但较定容线平坦定压过程的熵变量定压过程1-2是吸热升温膨胀过程，1-2是放热降温压缩过程在T-s图上定压过程曲线较定容过程曲线平坦对于可逆定容过程，由于， ，得对于可逆定压过程，由于， ，得因为 所以定容线和定压线均为正斜率对数曲线定压过程的过程功、过程热量和技术功定压过程的过程功为对于理想气体，定压过程的过程功为或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，单位为 J/(kgK)过程热量由热力学第一定律得出或任何工质在定压过程中吸入的热量等于焓增，放出的热量等于
5、焓降定压过程的技术功工质按定压过程流过换热器等设备时，不对外作技术功， ， 为流动功，热能转化的机械能全部用来维持工质流动上述过程功、过程热量和技术功的计算式由过程功定义和热力学第一定律导出，对任何工质都适用对于理想气体，过程热量还可由下式计算与前式比较可得上式表明，同样温度范围内的平均比定压热容与平均比定容热容之间的关系也遵守迈耶公式4-4 定温过程定温过程定温过程是工质在状态变化过程中温度保持不变 的过程，T=定值，过程方程式为pv =定值初、终态参数间的关系根据T=定值和pv=RgT得 出，定温过程中气体的压力与比体积成反比定温过程线在p-v图上是一条等轴双曲线，在T-s 图上则为水平直
6、线第89页图4-4定温过程线1-2是吸热膨胀降压过程，1-2是放热压缩增压过程定温过程的热力学能、焓和熵变量理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，定温过程的熵变量为定温过程的过程功、过程热量和技术功定温过程的过程功为过程热量为理想气体定温过程的热量qT和过程功数值相等，正负相同。定温膨胀时的吸热量全部转变为膨胀功，定温压缩时消耗的压缩功全部转变为放热量技术功为理想气体定温稳定流经开口系时技术功wT与过程热量qT相同，流动功(p2v2-p1v1)为零，吸热量全 部转变为技术功上述过程功、过程热量和技术功的计算公式及过 程方程式只适用于理想气体4-5 绝热过程绝热过程绝热过程是状态变化的任何一微
7、元过程中系统与 外界都不交换热量的过程， 即q=0，全部过程 与外界交换的热量也为零，即q=0可逆绝热过程又称为定熵过程可逆绝热时qrev=0，故s=定值过程方程式对理想气体，可逆过程热力学第一定律解析式为或绝热过程 ，得比热容比 设比热容为定值，则也为定值，得定熵过程方程式为微分形式定熵指数为对于理想气体，定熵指数等于比热容比，数值可由附表3查得初、终态参数的关系将初、终态的p、v、T参数代入过程方程及状态 方程，整理得，当初、终态温度变化范围在室温到600K之间时 ，将比热容比或定熵指数作为定值误差不大若温度变化幅度较大，则用平均定熵指数kav或， ，在p-v图和T-s图上的表示定熵过程线
8、在T-s图上是垂直于横坐标的直线， 在p-v图上是高次双曲线定熵线斜率为定温线斜率为因为k1，所以定熵线斜率的绝对值大于定温线 斜率，定熵线更陡些第92页图4-5过程线1-2是绝热膨胀降压降温过程，1-2是绝热压缩增压 升温过程 过程中能量的传递和转换绝热过程体系与外界不交换热量 q=0由闭口系热力学第一定律解析式得过程功为绝热过程中工质与外界无热量交换，过程功只来自 工质本身的能量转换由稳流开口系热力学第一定律解析式得技术功为工质在绝热过程中所作的技术功等于焓降上述w及wt的计算公式直接由能量守恒式导出，普遍适用于理想气体和实际气体的可逆和不可逆绝热过程对于理想气体，取定值热容，可得对于可逆
9、绝热过程，可得4-6 多变过程多变过程多变过程及过程方程式多变过程方程式n为多变指数，可以是到之间的任意数值多变过程服从过程方程 ，n为一定 值初、终态参数的关系理想气体的多变过程，初、终态参数间的关系， ，过程功、技术功及过程热量多变过程过程功为对于稳流开口系，技术功为多变过程理想气体定值比热容时多变过程的热力学能变 量由热力学第一定律得过程热量根据比热容定义，热量等于比热容乘以温差故多变过程比热容为多变过程的特性及在p-v图、T-s图上的表示可逆多变过程在p-v图、T-s图上是一条任意的双曲 线，过程线的相对位置取决于n值多变过程的能量转换规律w/q为因为k-10，所以w/q的比值取决于n小于还是大于 kn0)，必须对气体加热(q0)压缩过程(wk的多变过程即w与q正负相反， ， 膨胀过程(w0)，气体必定对外放热(q0)第97页图4-6过程线1-2是多变膨胀吸热降温过程，1-2是多变压缩放热升 温过程
