第4章 理想气体热力过程

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1、工程热力学12008-10-7第4章理想气体热力过程§4.1理想气体热力过程分析的内容分析热力过程的方法和内容一般为：第4章•将实际过程典型化，理想化；•利用状态方程、热力学第一定律，以及过程的外部理想气体热力过程条件，建立过程方程；•建立过程中基本状态参数间的变化关系；•在有关状态参数坐标图上绘制过程曲线；•导出过程中的热量、功量计算式。讨论分析典型的可逆过程，目的是为分析和评价相近的实际气体过程提供基础。2008-10-72无论是对于控制质量(CM)或控制容积(CV)，如果所⑵定容过程中的参数关系发生

2、的热力过程外部条件相同，譬如同为定温过程或绝Pv=RTg热过程等，工质的状态变化规律是一样的，不同的只是PRg系统与外界的能量交换情况。==常数Tv本章基本上针对CM中的可逆过程进行讨论，个别情定容过程中，气体的压力与其温度成正比况下也对CV的过程作附加说明对理想气体，不仅定容过程，任何过程均有§4.2定容过程du=cdTvdh=cdT⑴过程方程P定容过程的条件为dv=0，由此，有过程方程Δu=cvΔTv=常数Δh=cPΔTV=常数(CM)2008-10-732008-10-74⑶定容过程的热量和功⑷定容

3、过程曲线Tva>vb①T-s图vbva0dP>02对于气体的可逆定容过程cvdTdv2dw=Pdv=0dw=−vdP由热力学关系ds=+Rg1q=∫cvdTtTv12'=Δuw=0wt=v(P1−P2)dP<0知定容线为指数函数曲线，且有根据热力学第一定律dq=du+Pdv∂TTdq=du（所有气体）()v=>0有∂scsv12为定容加热;12'为定容冷却可逆定容过程的热量等于工质的热力学能增量定容线有正斜率，凹向上P2对于可逆的定容过程，利用定容比热容计算热量根据定熵情况下的T-v关系q>0dq=cdT

4、dT>0v知图中位置越高的定容线v值越小1对有限定容过程②P-v图q<02q=Δu=cvdT定容过程在P-v图上为一垂直线dT<0∫12'q=cv(T2−T1)（比热容为定值）v定容过程曲线2008-10-752008-10-761工程热力学12008-10-7第4章理想气体热力过程§4.3定压过程⑶定压过程的热量和功对于气体的可逆定压过程⑴过程方程dw=Pdvdwt=−vdP=0定压过程的条件为dP=0，由此，有过程方程w=P(v2−v1)wt=0定压过程气体不P=常数根据热力学第一定律dq=dh−vd

5、P作技术功dq=dh（任何气体，不仅理想气体）⑵定压过程中的参数关系定压过程的热量等于过程中工质的焓增量Pv=RgT对于可逆的定压过程，利用定压比热容计算热量vRg==常数dq=cdT（任何气体，不仅理想气体）pTP对有限定压过程定压过程中，气体的比体积与其温度成正比2q=Δh=∫cpdT1q=cp(T2−T1)（比热容为定值）2008-10-772008-10-78⑷定压过程曲线TPb>Pa§4.4定温过程Pa①T-s图0PbcpdTdP2定容⑴过程方程由热力学关系ds=−Rgdv>0TP12定温过程的

6、条件为q=cdT∫p1知定压线为指数函数曲线，且有2'=ΔhdT=0；T=const∂TTdv<0()=>0P对理想气体，有∂scP定压线有正斜率，凹向上sPv=constP知图中位置越高的定压线P值越大12为定压加热过程上式为理想气体定温过程方程12'为定压冷却过程对气体恒有cp>cv⑵定温过程中的参数关系2'12PvT-s图上定容线较陡于定压线由Pv=RT有2=1q<0q>0gPv②P-v图dT<0dT>012定温过程中，气体的压力与其比体积成反比定压过程在P-v图上为一水平线段v定压过程曲线2008

7、-10-792008-10-710对理想气体的定温过程，有⑷定温过程曲线w>0Tdv>0du=cvdT=0；u=const①T-s图dP<02'12dh=cPdT=0；h=const定温过程在T-s图上为水平线段w<0q=w=wtdv<0理想气体的定温过程即定热力学能和定焓过程dP>0②P-v图s⑶定温过程的热量和功由状态方程Pv=RT12为定温吸热、膨胀过程g由du=0；dh=012'为定温压缩、放热过程00∂PP根据热力学第一定律dq=du+dw；dq=dh+dwt求导，得()T=−Tb∂vv2'TT

8、b>TaPaq=w=wt理想气体定温过程的热量、过程功、P-v图上理想气体定温过程为q<0技术功三者相等等腰双曲线，有负斜率q>01RT2g由dw=Pdv=dv离坐标原点愈远的定温线vvvPw=wt=q21其温度值愈高w=RgTln=RgTln（理想气体可逆定温过程）定温过程曲线v1P22008-10-7112008-10-7122工程热力学12008-10-7第4章理想气体热力过程dvdP§4.5绝热过程由ds=cP+cvv