[工学]2热力学基本定律1.ppt

第二章 热力学基本定律 2 示热图（T-s图） 2-4 热力学第一定律 2 热力学第一定律表达式 开口系统的稳定流动能量方程 （3）技术功 （4） 稳定流动能量方程的应用 2-5 理想气体的热力过程 1 热力过程的研究目的与方法 2．理想气体的基本热力过程 (3) 定温过程 （4）定熵过程 3. 多变过程 （4）分析方法： 采用抽象、概括的方法，将实际过程近似为具有简单规律的典型可逆过程，如可逆定容、定压、定温、绝热过程等。 （5）分析内容与步骤： 1）确定过程方程式，分析初、终状态参数之间的函数关系及热力学能和焓的变化； 2）在p-v图和T-s图上表示过程中状态参数的变化规律； 3）确定过程的功量（膨胀功和技术功）和热量。 （1）定容过程： 气体比体积保持不变的过程。 1) 定容过程方程式及初、终状态参数关系式 定容过程方程式： v = 常数 定容过程初、终态基本状态参数间的关系: 理想气体经历任何过程，热力学能和焓的变化都为： 2) 定容过程在p-v图和T-s图上的表示 定容过程在p-v图上为一条垂直于v 轴的直线。 对于定容过程, 如果比热容取定值，上式积分 可见，定容线在T-s图上为一指数函数曲线。 由于T与cV都不会是负值，所以定容过程在图上是一条斜率为正值的指数曲线。 其斜率为 3) 定容过程的功量和热量 因为dv = 0，所以膨胀功为零，即 技术功 热量 （2）定压过程 气体压力保持不变的过程。 1) 定压过程方程式及初、终状态参数关系式 定压过程方程式： p = 常数 定压过程初、终态基本状态参数间的关系: 2) 定压过程在 p-v 图和 T-s 图上的表示 定压过程在p-v图上为一条平行于v 轴的直线。 对于定压过程， 若比热容取为定值，将上式积分，可得 可见，定压过程线在T-s图上也是一指数函数曲线。 比较 其斜率为 3) 定压过程的功量和热量 膨胀功 技术功 热量 气体温度保持不变的过程。 1) 定温过程方程式及初、终状态参数关系式 定温过程方程式： T = 常数 pv= 常数 根据 pv= RgT ， 定温过程初、终态基本状态参数间的关系: 2) 定温过程在 p-v 图和 T-s 图上的表示 在 p-v 图上，定温过程线为一等边双曲线。 3) 定温过程的功量和热量 膨胀功: 技术功: 热量: 对于理想气体的定温过程， 根据热力学第一定律表达式， 热量也可以由熵的变化进行计算： 上式对实际气体或液体的定温过程同样适用。 气体与外界没有热量交换（q = 0）的过程称为绝热过程。 对于可逆绝热过程， 所以可逆绝热过程也称为定熵过程。 对于理想气体， 可得 令 于是 该式称为理想气体定熵过程的过程方程式。 ，? 称为比热容比，对于理想气体，一般用?表示，通常称为绝热指数，也称为定熵指数。 1)定熵过程方程式及初、终状态参数关系式 2)定熵过程在 p-v 图和 T-s 图上的表示 绝热过程初、终态基本状态参数间的关系: 根据 ，上式可变为 绝热线斜率 定温线斜率 * * 2-1 可逆过程 1 准平衡过程（准静态过程） 所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的热力过程。 在状态参数坐标图上，准平衡过程可以近似地用连续的实线表示。 在系统内外的不平衡势（如压力差、温度差等）较小、过程进行较慢、弛豫时间非常短的情况下，可以将实际过程近似地看作准平衡过程。 准平衡过程中，系统状态变化的速度远低于系统内部恢复平衡状态的速度。 p v 1 2 2 可逆过程 如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。 实际过程都是不可逆过程，如传热、混合、扩散、渗透、溶解、燃烧、电加热等 。 可逆过程是一个理想过程。可逆过程的条件：准平衡过程＋无耗散效应。 2 准平衡过程和可逆过程的关系 可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程只是可逆过程的必要条件之一。 可逆过程还要求系统与外界之间的相互作用平衡，且没有能量耗散。 虽然实际过程都是不可逆过程，可逆过程是理想化（热功转换最佳）的科学抽象，是热力学分析的重要研究方法。 2-2 功 1 热力学中功的定义 热力系统通过边界与外界发生能量传递时，对外界的效果可以归结为举起重物，则系统对外界做了功。 2. 容积功 (1) 膨胀功 工质在体积膨胀时所作的功称为膨胀功。 符号：W 单位：J