热工基础第3章 理想气体的性质与热力过程.ppt

第3章 理想气体的性质与热力过程 3.1 实际气体和理想气体 3.2 理想气体的热力性质 使用状态方程的注意事项 压力 为绝对压力，而不是表压或真空度，温度为热力学温度； 各参数、常数的单位要协调一致； 状态方程反映的是平衡状态下基本状态参数间数量关系，而不能用于过程计算。 3.2.2 理想气体的比热容 3. 利用比热容计算热量 1）真实比热容与平均比热容 理想气体的 u 和 h 是温度的单值函数，所以理想气体的比热容也是温度的单值函数。 3.2.3 理想气体的热力学能、焓和熵 2. 理想气体的熵 3.3 理想气体混合物 假定： 1.各组元气体都有理想气体的性质； 2.混合气体内部无化学反应，成分不变； 3.混合后仍具有理想气体的性质； 4.其p、v、T之间的关系符合理想气体状态方程式。 3.4 理想气体的热力过程 热力过程的研究目的与方法 理想气体的热力学能、焓和熵 理想气体 过程的p-v,T-s图 理想气体 过程的p-v,T-s图 3.4.2 多变过程 如何在T-S上判断v和p增大方向 u在p-v,T-s图上的变化趋势 h在p-v,T-s图上的变化趋势 w在p-v,T-s图上的变化趋势 wt在p-v,T-s图上的变化趋势 q在p-v,T-s图上的变化趋势 u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势 p-v,T-s图练习（1） p-v,T-s图练习（2） 第3章小结 3.5 气体压缩 3.6 气体在喷管中的流动 本章结束 如何在p-v上判断T和S增大方向 p v 1 2 1 2 p v p-v图和T-s图上的曲线簇 s T v p u T = ?u0 ?u0 s T v p h T = ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 q0 T q0 p-v图和T-s图上的曲线簇 s T v p ?u0 ?u0 ?h0 ?h0 w0 w0 wt0 wt0 q0 u,h↑(T↑) w↑(v↑) wt↑(p↓) q↑(s↑) q0 s T v p 压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？ s T v p 膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？ 热力过程计算公式 0 w 过程热量q nw kw w 0 技术功wt 0 过程功w 初、终状态参数间的关系 过程方程 n k 1 0 ∞ 多变指数 多变 定熵 定温 定压 定容 过程 表3-2 理想气体可逆过程计算公式 重点掌握以下内容： （1）会利用理想气体状态方程式计算理想气体的状态参数； （2）掌握热容的定义及理想气体热容的特点； （3）掌握理想气体热力学能、焓、熵的计算方法； （4）掌握理想混合气体成分的描述方法； （5）掌握理想气体基本热力过程的过程方程式、状态参数坐标图上的表示及状态参数的变化与过程中的功量、热量的计算方法。 2-4 汽缸内空气的体积为0.008m3 ，温度为17℃，初始时空气压力为0.1013MPa ，环境大气压力pb =0.1MPa ，弹簧呈自由状态。现向空气加热，使其压力升高，并推动活塞上升而压缩弹簧。已知活塞面积为 0.08m2 弹簧刚度为 40000N/m，空气热力学能变化关系式为 △u12=0.718△T kJ/kg 。试求，使汽缸内空气压力达到 0.3MPa 所需的热量。 解：∵初始时弹簧呈自由状态，活塞质量 缸内空气质量 终态时， m3 2-8 医用氧气袋中空时是扁平状态，内部容积为 0 。接在压力为 14MPa 温度为 17 ℃的钢质氧气瓶上充气。充气后氧气袋隆起，体积为 0.008m3 , 压力为 0.15MPa 。由于充气过程很快，氧气袋与大气换热可以忽略不计，同时因充入氧气袋内气体质量与钢瓶气体内质量相比甚少，故可以认为钢瓶内氧气参数不变。设氧气可作为理想气体，其热力学能和焓可表示为 u=0.657T kJ/kg，h=0.917T kJ/kg, 理想气体服从 pV=mRgT. 求充入氧气袋内氧气有多少 kg ？ 解:据能量方程 据题意 p2=0.15MPa V2=0.008m3 Rg=260 J/(kg·K) u2=0.657T2 kJ/kg hin=0.917Tin kJ/kg 代入（a）（b）解得 T2=313.20 K m2=0.0147 kg （a），又 （b） ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????