工程热力学WORD版理想气体热力过程.docVIP

第4章 理想气体热?力过程 一、教案设计 教学目标: 使学生理解?外部条件对?热能和机械?能转换的影?响，通过有利的?外部条件，达到合理安?排热力过程?，提高热能和?机械能转换?效率的目的?。熟练掌握定?容、定压、定温、绝热、多变过程中?状态参数p?、v、T、u、h、s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过?程在p-v 、T-s图上的表?示。 知 识 点：掌握理想气?体的几个典?型的热力过?程特点，过程方程形?式及其状态?参数p、v、T、u、h、s的计算，过程量Q、W的计算。掌握过程在?p-v 、T-s图上的表?示。 重 点：结合热力学?第一定律，分析和导出?各种基本热?力过程及多?变过程的相?应计算式并?进行计算，利用p-v、T-s图分析热?力过程。 难 点：几种典型热?力过程与多?变过程的相?互关系；确定过程中?工质状态参?数,能量转换关?系。 教学方式：讲授+多媒体演示?+课堂讨论 师生互动设?计：提问+启发+讨论 问：理想气体定?温过程中w?=wt=q是否意味?着q可以全?部转化功量?？为什么？ 问：理想气体分?别从同一初?态出发分别?经历定容、定压过程，吸收相同的?热量后那么?到达终态时?，哪个过程的?终点温度高?？为什么？ 问：在p-v图上，T和s减小?的方向分别?在哪个方向?，在T-s图上p和?v减小的方?向分别在哪?个方向。 问：实际工质经?历的热力过?程就是多变?过程吗？ 学时分配：2学时+2（讨论） 二、基本知识 第一节 基本热力过?程 研究热力过?程的目的及?一般分析法? 实施过程目?的：实现预期的?能量转换，如锅炉中工?质定压吸热?，提高蒸汽的?焓而获得作?功能力；达到预期的?状态变化，如压气机中?消耗功量使?气体升压。分析热力过?程的目的：揭示过程中?工质状态参?数的变化规?律以及能量?转化情况，进而找出影?响转化的主?要因素。 一般分析方?法： 假设： 根据实际过?程的特点，将实际过程?近似地概括?为几种典型?过程：定容、定压、定温和绝热?过程； 不考虑实际?过程中不可?逆的耗损，视为可逆过?程； 工质视为理?想气体； 比热容取定?值。 分析热力过?程的一般步?骤： 1．建立过程方?程 依据：过程方程线?p=f (v) 2．确定初终状?态参数 依据：状态方程 3．p-v图与T-s图分析 4．求传递能量?，依据能量方?程：Q-W=U 二、参数关系式?及传递能量?（见教材中列?表） 如：定容过程 其他三个典?型过程（见ppt） 第二节 多变过程 已知某多变?过程任意两?点参数，求n 一、多变过程方?程及多变比?热 过程方程:pv =const? n=0时，定压过程 n=1时，定温过程 n=k时, 定温过程 n=±∞时，定容过程 二、多变过程分?析 过程中q、w、u的判断 l．q的判断： 以绝热线为?基准: 2．w的判断： 以等容线为?基准 3．u的判断： 以等温线为?基准 ~ 例1. 1kg空气?多变过程中?吸取41.87kJ的?热量时，使其容积增?大10倍，压力降低8?倍，求：过程中空气?的内能变化?量，空气对外所?做的膨胀功?及技术功。 解：按题意 空气的内能?变化量：由理想气体?的状态方程? 得： 多变指数 多变过程中?气体吸取的?热量 气体内能的?变化量： 空气对外所?做的膨胀功?及技术功：膨胀功由闭?系能量方程? 或由公式来?计算 技术功： 例2：一气缸活塞?装置如图所?示，气缸及活塞?均由理想绝?热材料组成?，活塞与气缸?间无摩擦。开始时活塞?将气缸分为?A、B两个相等?的两部分，两部分中各?有1kmo?l的同一种?理想气，其压力和温?度均为p1?=1bar，t1=5℃。若对A中的?气体缓慢加?热（电热），使气体缓慢?膨胀，推动活塞压?缩B中的气?体，直至A中气?体温度升高?至127℃。试求过程中?B气体吸取?的热量。设气体kJ?/(kmol·K)，kJ/(kmol·K)。气缸与活塞?的热容量可?以忽略不计?。 解：取整个气缸?内气体为闭?系。按闭系能量?方程 ΔU=Q－W 因为没有系?统之外的力?使其移动，所以W=0 则 其中 kmol 故 （1） 在该方程中?是已知的，即。只有是未知?量。 当向A中气?体加热时，A中气体的?温度和压力?将升高，并发生膨胀?推动活塞右?移，使B的气体?受到压缩。因为气缸和?活塞都是不?导热的，而且其热容?量可以忽略?不计，所以B中气?体