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1、工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 第五章第五章 理想气体的热力过程理想气体的热力过程 研究理想气体热力过程的研究理想气体热力过程的研究理想气体热力过程的研究理想气体热力过程的目的目的目的目的，在于揭示过程，在于揭示过程，在于揭示过程，在于揭示过程 中工质状态参数的变化规律以及能量转化情况，进中工质状态参数的变化规律以及能量转化情况，进中工质状态参数的变化规律以及能量转化情况，进中工质状态参数的变化规律以及能量转化情况，进 而找出影响转化的主要原因。而找出影响转化的主要原因。
2、而找出影响转化的主要原因。而找出影响转化的主要原因。 （1 1 1 1）、理想气体）、理想气体）、理想气体）、理想气体; ; ; ; 概述概述概述概述 （2 2 2 2）、过程是可逆过程；）、过程是可逆过程；）、过程是可逆过程；）、过程是可逆过程； （3 3 3 3）、比热容为定值）、比热容为定值）、比热容为定值）、比热容为定值。 理想气体热力过程的理想气体热力过程的理想气体热力过程的理想气体热力过程的研究前提：研究前提：研究前提：研究前提： 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamic
3、s （1 1 1 1） 列出过程方程式：根据过程特点列出或推导出过列出过程方程式：根据过程特点列出或推导出过列出过程方程式：根据过程特点列出或推导出过列出过程方程式：根据过程特点列出或推导出过 程方式程方式程方式程方式 ； ( )pp v= （2 2 2 2） 根据过程方程和状态方程，推导得到过程中基本根据过程方程和状态方程，推导得到过程中基本根据过程方程和状态方程，推导得到过程中基本根据过程方程和状态方程，推导得到过程中基本 状态参数间关系；状态参数间关系；状态参数间关系；状态参数间关系； w t wq （3 3 3 3） 分析过程中膨胀功分析过程中膨胀功分析过程中膨胀功分析过程中膨胀功 ，
4、技术功，技术功，技术功，技术功 和热量和热量和热量和热量 等等等等 能量交换和转换关系，建立功量和热量计算式；能量交换和转换关系，建立功量和热量计算式；能量交换和转换关系，建立功量和热量计算式；能量交换和转换关系，建立功量和热量计算式； (4(4(4(4） 在在在在p-v p-v p-v p-v 和和和和T-s T-s T-s T-s 图上表示出各过程，并进行定性图上表示出各过程，并进行定性图上表示出各过程，并进行定性图上表示出各过程，并进行定性 分析分析分析分析。 理想气体热力过程的理想气体热力过程的理想气体热力过程的理想气体热力过程的研究步骤研究步骤研究步骤研究步骤如下：如下：如下：如下：
5、 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 一、一、一、一、 定容过程定容过程定容过程定容过程 二、二、二、二、 定压过程定压过程定压过程定压过程 三、三、三、三、 定温过程定温过程定温过程定温过程 四、四、四、四、 定熵过程定熵过程定熵过程定熵过程 第一节第一节第一节第一节 理想气体的基本热力过程理想气体的基本热力过程理想气体的基本热力过程理想气体的基本热力过程 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodyna
6、micsThermodynamics 一、一、一、一、 多变过程多变过程多变过程多变过程 二、二、二、二、 计算公式表计算公式表计算公式表计算公式表 第二节第二节第二节第二节 理想气体的多变过程理想气体的多变过程理想气体的多变过程理想气体的多变过程 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 1 tg 1 2 ln p qwwR T p = 定温过程定温过程定温过程定温过程： 多变过程：多变过程：多变过程：多变过程： n n p p T T 1 1 2 1 2 )( = )(1 1
7、1 1 2 1 n n p p n w =nww t = 理想气体过程：理想气体过程：理想气体过程：理想气体过程： 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 例：例：例：例：初压力为初压力为初压力为初压力为 ，初温为，初温为，初温为，初温为 的的的的 氮气，在氮气，在氮气，在氮气，在 的压缩过程中被压缩至原来体积的的压缩过程中被压缩至原来体积的的压缩过程中被压缩至原来体积的的压缩过程中被压缩至原来体积的 ，若，若，若，若 取比热容为定值，试求压缩后的压力，温度，压缩过取比热容为定值
8、，试求压缩后的压力，温度，压缩过取比热容为定值，试求压缩后的压力，温度，压缩过取比热容为定值，试求压缩后的压力，温度，压缩过 程所耗压缩功及与外界交换的热量。若从相同初态出程所耗压缩功及与外界交换的热量。若从相同初态出程所耗压缩功及与外界交换的热量。若从相同初态出程所耗压缩功及与外界交换的热量。若从相同初态出 发分别经过定温和定熵过程压缩至相同的体积，试进发分别经过定温和定熵过程压缩至相同的体积，试进发分别经过定温和定熵过程压缩至相同的体积，试进发分别经过定温和定熵过程压缩至相同的体积，试进 行相同的计算，并将此三过程画在同一行相同的计算，并将此三过程画在同一行相同的计算，并将此三过程画在同一
9、行相同的计算，并将此三过程画在同一p-vp-vp-vp-v图上和图上和图上和图上和T-sT-sT-sT-s 图上。图上。图上。图上。 0.1MPa o 27 C 1 kg 1.25n=1 5 解解解解：（：（：（：（1 1 1 1）多变过程）多变过程）多变过程）多变过程 对于氮气有对于氮气有对于氮气有对于氮气有 g 0.297 kJ (kg K),R=K)(kgkJ 742. 0= V c 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 由题意知，由题意知，由题意知，由题意知， ，根据基
10、本状态参数间的关系式得：，根据基本状态参数间的关系式得：，根据基本状态参数间的关系式得：，根据基本状态参数间的关系式得： 5 21 =vv MPa 0.74851 . 0)( 25. 1 n 2112 =vvpp K 6 .4485)27327()( 25 . 0 1n 2112 =+= vvTT g 12 0.297 ()(300448.6)176.5 kJ kg -11.25 1 R wTT n = 所耗功（压缩功）所耗功（压缩功）所耗功（压缩功）所耗功（压缩功） 气体与外界交换的热量气体与外界交换的热量气体与外界交换的热量气体与外界交换的热量 0.742 (448.6300) 176.5
11、66.24 kJ kg V quwcTw= +=+ = 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics （3 3 3 3）定熵过程）定熵过程）定熵过程）定熵过程 MPa 0.952 )5(1 . 0)( 4 . 1 2 1 12 = v v pp K 571.15300)( 4 . 01 2 1 12 = v v TT kgkJ 3 .201) 1 .571300( 14 . 1 297. 0 )( 1- 21 g = =TT R w 0=q （2 2 2 2）定温过程）定温过程）定温过
12、程）定温过程 MPa 5 . 051 . 0 2 1 12 = v v pp K300 12 =TT kgkJ4 .143)51ln(3000297ln 1 2 1g = v v TRqw 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 在在在在p-vp-vp-vp-v图和图和图和图和T-sT-sT-sT-s图上，从同一初态图上，从同一初态图上，从同一初态图上，从同一初态1 1 1 1出发压缩至相同体积出发压缩至相同体积出发压缩至相同体积出发压缩至相同体积 的定温过程的定温过程的定温过程的定温过程, , , ,多变过程和定熵过程分别为多变过程和定熵过程分别为多变过程和定熵过程分别为多变过程和定熵过程分别为 ， 和和和和 。 T 1 2 S 1 2 n 1 2 T 2 n 2 S 2 p Ov 1 S 2 n 2 T 2 1 T s O 定定定定 线线线线 2 v p-vp-vp-vp-v图图图图T-sT-sT-sT-s图图图图
