《可逆絕熱過(guò)程定熵過(guò)程多變過(guò)程》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《可逆絕熱過(guò)程定熵過(guò)程多變過(guò)程（26頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 可逆絕熱過(guò)程（定熵過(guò)程）可逆絕熱過(guò)程（定熵過(guò)程） 多變過(guò)程多變過(guò)程 通過(guò)介紹本課程的內(nèi)容和特點(diǎn)通過(guò)介紹本課程的內(nèi)容和特點(diǎn) 引起學(xué)生對(duì)該課程的重視引起學(xué)生對(duì)該課程的重視 介紹熱力學(xué)的基本概念介紹熱力學(xué)的基本概念 熱力學(xué)基本概念的介紹熱力學(xué)基本概念的介紹 熱力學(xué)體系和單位制換算熱力學(xué)體系和單位制換算 2/1635 可逆絕熱過(guò)程可逆絕熱過(guò)程(定熵過(guò)程定熵過(guò)程) 一、過(guò)程的定義一、過(guò)程的定義 可逆絕熱過(guò)程又叫定熵過(guò)程?？赡娼^熱過(guò)程又叫定熵過(guò)程。所謂絕熱過(guò)程所謂絕熱過(guò)程乃是氣體在和外界沒(méi)有熱量交換的條件下進(jìn)乃是氣體在和外界沒(méi)有熱量交換的條件下進(jìn)行的熱力過(guò)程。當(dāng)過(guò)程進(jìn)行得很快時(shí)，工質(zhì)行的熱力過(guò)程。當(dāng)過(guò)程

2、進(jìn)行得很快時(shí)，工質(zhì)與外界還來(lái)不及與外界交換熱量或者是交換與外界還來(lái)不及與外界交換熱量或者是交換熱量很少，則可近似地看作絕熱過(guò)程。渦輪熱量很少，則可近似地看作絕熱過(guò)程。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)內(nèi)空氣的壓縮過(guò)程，燃噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)內(nèi)空氣的壓縮過(guò)程，燃?xì)庠跍u輪內(nèi)和尾噴管內(nèi)進(jìn)行的膨脹過(guò)程，都?xì)庠跍u輪內(nèi)和尾噴管內(nèi)進(jìn)行的膨脹過(guò)程，都可近似地看作絕熱過(guò)程。可近似地看作絕熱過(guò)程。 二、過(guò)程特點(diǎn)二、過(guò)程特點(diǎn) 在可逆絕熱過(guò)程中，不僅氣體與外界交換的在可逆絕熱過(guò)程中，不僅氣體與外界交換的總熱量為零，而且在過(guò)程進(jìn)行的每一微元段總熱量為零，而且在過(guò)程進(jìn)行的每一微元段與外界交換的熱量也是零與外界交換的熱量也是零，所以可逆

3、絕熱過(guò)，所以可逆絕熱過(guò)程是程是 和和 q = 0 可逆絕熱過(guò)程就是定熵過(guò)程，在定熵過(guò)程中，可逆絕熱過(guò)程就是定熵過(guò)程，在定熵過(guò)程中，氣體的溫度、壓力、比容都發(fā)生變化，它們氣體的溫度、壓力、比容都發(fā)生變化，它們之間的變化規(guī)律比較復(fù)雜。之間的變化規(guī)律比較復(fù)雜。0dq 可逆絕熱過(guò)程就是定熵過(guò)程，既然過(guò)可逆絕熱過(guò)程就是定熵過(guò)程，既然過(guò)程中的熵值不變，所以該過(guò)程在程中的熵值不變，所以該過(guò)程在TS圖上圖上是一根與是一根與S坐標(biāo)軸相垂真的直線。如圖坐標(biāo)軸相垂真的直線。如圖137(b)所示。所示。 在定熵過(guò)程中，氣體的溫度、壓力、比在定熵過(guò)程中，氣體的溫度、壓力、比容都發(fā)生變化，它們之間的變化規(guī)律比較容都發(fā)生變

4、化，它們之間的變化規(guī)律比較復(fù)雜，可以利用前述的公式求得。復(fù)雜，可以利用前述的公式求得。 三、過(guò)程方程三、過(guò)程方程 因?yàn)橐驗(yàn)?即即 由于由于 故上式可寫(xiě)成故上式可寫(xiě)成0dvvCdpPCdsPv0vdvCCPdpvPvPCCk 0vdvkPdp 取比熱為常數(shù)，并對(duì)上式積分，得取比熱為常數(shù)，并對(duì)上式積分，得 或或 該過(guò)程在該過(guò)程在Pv圖上是以圖上是以P軸和軸和v軸為漸近線軸為漸近線的高次雙曲線，如圖的高次雙曲線，如圖137(a)所示。所示。 常數(shù)vkplnln常數(shù)kpv常數(shù)1kTv常數(shù)kkPT1/ 由于由于 表明定熵線比定溫過(guò)程線要陡峭一些。表明定熵線比定溫過(guò)程線要陡峭一些。 過(guò)程中起始狀態(tài)和終了狀

5、態(tài)之間的參數(shù)關(guān)過(guò)程中起始狀態(tài)和終了狀態(tài)之間的參數(shù)關(guān)系為系為T(mén)SvPvP）（）（kvvPP）（211212112kvvTT）（kkPPTT12112）（ 五、能量轉(zhuǎn)換情況五、能量轉(zhuǎn)換情況 因?yàn)橐驗(yàn)?或或 所以氣體的容積功為所以氣體的容積功為 = 常數(shù)KKKvPvPPv2211KKKKKvvvPvvPP/2211常數(shù)）（常數(shù)常數(shù)111221211211kkKvvKvdvPdvW）（22111111222111vPvPKKvPvvPkkK）（）（12121111TTkkTTTkR1 11121KKPPKRT）（ 根據(jù)給定的參數(shù)值，選擇其中之一即可計(jì)根據(jù)給定的參數(shù)值，選擇其中之一即可計(jì)算容積功。初參數(shù)

6、的數(shù)值越大，溫差越大，算容積功。初參數(shù)的數(shù)值越大，溫差越大，或起始與終了的壓力比越大，則容積功越或起始與終了的壓力比越大，則容積功越大。氣體膨脹時(shí)，大。氣體膨脹時(shí)， ，從式，從式(1319a)和和(1319b)計(jì)算出來(lái)的功的數(shù)值為計(jì)算出來(lái)的功的數(shù)值為正，這與原先規(guī)定膨脹功為正是一致的，正，這與原先規(guī)定膨脹功為正是一致的，反之，壓縮時(shí)，計(jì)算出來(lái)的功的數(shù)值必定反之，壓縮時(shí)，計(jì)算出來(lái)的功的數(shù)值必定為負(fù)值。為負(fù)值。 絕熱過(guò)程的容積功也可根據(jù)熱力學(xué)第一定絕熱過(guò)程的容積功也可根據(jù)熱力學(xué)第一定律解析式得出律解析式得出122PPT 因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，有因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，有 q=0 所以所以2112uuuW 例例

7、溫度為溫度為10，壓力為，壓力為1.1bar的空氣，經(jīng)的空氣，經(jīng)過(guò)可逆絕熱壓縮后，容積縮小為原來(lái)的過(guò)可逆絕熱壓縮后，容積縮小為原來(lái)的17，求壓縮終了時(shí)空氣的壓力，溫度和壓縮，求壓縮終了時(shí)空氣的壓力，溫度和壓縮1kg空氣所消耗的容積功?？諝馑牡娜莘e功。 解：解： 已知已知 則空氣的終壓力則空氣的終壓力KT283102731barP1 . 117112VVbarvvPPK77.1671 . 14 . 12112）（ 空氣的終溫度為空氣的終溫度為 絕熱容積功為絕熱容積功為 功的負(fù)號(hào)表示壓縮功。功的負(fù)號(hào)表示壓縮功。KvvTTK61672834 . 012112）（kgKJTTkkTW/9 .238

8、283616114 . 12832871112112）（）（36 多變過(guò)程多變過(guò)程 前述四個(gè)過(guò)程是一些特殊的熱力過(guò)程，在每前述四個(gè)過(guò)程是一些特殊的熱力過(guò)程，在每個(gè)過(guò)程中都有一個(gè)狀態(tài)參數(shù)保持不變：在定個(gè)過(guò)程中都有一個(gè)狀態(tài)參數(shù)保持不變：在定壓過(guò)程中，壓力保持不變；定熵過(guò)程，熵值壓過(guò)程中，壓力保持不變；定熵過(guò)程，熵值保持不變，等等。在一般情況下，任意一個(gè)保持不變，等等。在一般情況下，任意一個(gè)過(guò)程往往是所有狀態(tài)參數(shù)都要變化，但是它過(guò)程往往是所有狀態(tài)參數(shù)都要變化，但是它們的規(guī)律仍然遵循著一定的規(guī)律，即按下述們的規(guī)律仍然遵循著一定的規(guī)律，即按下述多變過(guò)程式進(jìn)行變化多變過(guò)程式進(jìn)行變化 常數(shù)nPv 式中式中n

9、叫做多變指數(shù)，在一定的多變過(guò)程中，叫做多變指數(shù)，在一定的多變過(guò)程中，n保持為一定值：保持為一定值： 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，即為定壓過(guò)程；，即為定壓過(guò)程； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，即為定溫過(guò)程；，即為定溫過(guò)程； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，即為絕熱過(guò)程；，即為絕熱過(guò)程； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，可寫(xiě)成，可寫(xiě)成 故故 ，即為定容過(guò)程。，即為定容過(guò)程。 多變過(guò)程在多變過(guò)程在Pv 圖和圖和TS圖上的曲線形狀和位圖上的曲線形狀和位置，依據(jù)多變指數(shù)的數(shù)值而定。如圖置，依據(jù)多變指數(shù)的數(shù)值而定。如圖138所所示。示。常數(shù)0pv常數(shù)Pv常數(shù)KPvnPv 常數(shù)常數(shù)，vPn1常數(shù)v0n1nkn n 根據(jù)這些線的位置，通過(guò)邏輯推理，不難根據(jù)這

10、些線的位置，通過(guò)邏輯推理，不難看出多變過(guò)程在看出多變過(guò)程在Pv圖和圖和TS圖上的圖線圖上的圖線分布也有著一定的規(guī)律，從分布也有著一定的規(guī)律，從 所表示所表示的定容線開(kāi)始，按順時(shí)針?lè)较蚩慈ィ旱亩ㄈ菥€開(kāi)始，按順時(shí)針?lè)较蚩慈ィ?當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí) ，多變線位于定容線和定，多變線位于定容線和定壓線之間；壓線之間； 當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí) ，多變線位于定壓線和定溫，多變線位于定壓線和定溫線之間；線之間； 當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí) ，多變線位于定溫線和定熵，多變線位于定溫線和定熵線之間；線之間； 當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí) ，多變線位于定熵線和定，多變線位于定熵線和定容線之間。容線之間。n0n10 nkn 1 nk 多變過(guò)程的基本參數(shù)之間的關(guān)系式如下：多變過(guò)程的

11、基本參數(shù)之間的關(guān)系式如下： 兩狀態(tài)之間的參數(shù)關(guān)系為兩狀態(tài)之間的參數(shù)關(guān)系為常數(shù)1nTv常數(shù)nnPT1/nvvPP)(211212112)(nvvTTnnPPTT11212)( 類似得多變過(guò)程的容積功為類似得多變過(guò)程的容積功為 多變過(guò)程中內(nèi)能變化為多變過(guò)程中內(nèi)能變化為 )(1122112112vPvPnpdvW)(1 1)(1112121nnPPnRTTTnR)(1212TTCuuuv 多變過(guò)程中的熱量為多變過(guò)程中的熱量為 )(1)(21121212TTnRTTCWuqV)(1()(1(1212TTnCCCTTnRCVPVV)()1()()111 (1212TTCnknTTCnkVV 如前所述，多

12、變指數(shù)確定后，該過(guò)程在如前所述，多變指數(shù)確定后，該過(guò)程在Pv圖和圖和TS圖上的位置就已確定，其參圖上的位置就已確定，其參數(shù)變化情況從圖數(shù)變化情況從圖l38上很明顯地可以看上很明顯地可以看出來(lái)；此外，容積功、內(nèi)能和熱量的正負(fù)出來(lái)；此外，容積功、內(nèi)能和熱量的正負(fù)亦很容易判斷出來(lái)，現(xiàn)在以通過(guò)圖亦很容易判斷出來(lái)，現(xiàn)在以通過(guò)圖l38中點(diǎn)且的各過(guò)程加以說(shuō)明：中點(diǎn)且的各過(guò)程加以說(shuō)明： 容積功容積功W的正負(fù)以經(jīng)過(guò)點(diǎn)的正負(fù)以經(jīng)過(guò)點(diǎn)A的定容線為界，的定容線為界，Pv圖上的定容線右方各過(guò)程的圖上的定容線右方各過(guò)程的W為正，為正，左方各過(guò)程的左方各過(guò)程的W為負(fù)；為負(fù)； 內(nèi)能變化量的正負(fù)以經(jīng)過(guò)點(diǎn)內(nèi)能變化量的正負(fù)以經(jīng)過(guò)點(diǎn)

13、A的定溫線為界，的定溫線為界，因完全氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)，溫度升因完全氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)，溫度升高，內(nèi)能增大，高，內(nèi)能增大，Pv圖上定溫線的右上方圖上定溫線的右上方各過(guò)程和各過(guò)程和TS圖定溫線的上方各過(guò)程是溫圖定溫線的上方各過(guò)程是溫度增加的，因此度增加的，因此 為正值；反之，為正值；反之，Pv圖圖上定溫線的左下方和上定溫線的左下方和TS圖上定溫線的下圖上定溫線的下方的溫度是降低的，方的溫度是降低的， 為負(fù)值；為負(fù)值； 熱量的正負(fù)以經(jīng)過(guò)點(diǎn)熱量的正負(fù)以經(jīng)過(guò)點(diǎn)A的定熵線為界，的定熵線為界，P V圖上定熵線的右上方和圖上定熵線的右上方和TS圖上定熵線的圖上定熵線的右方各過(guò)程的右方各過(guò)程的q為

14、正，反之，則為正，反之，則q為負(fù)。為負(fù)。uu 例例 溫度為溫度為1100K，壓力為，壓力為7.85bar的空氣，的空氣，按按 的多變過(guò)程進(jìn)行膨脹至外界大氣的多變過(guò)程進(jìn)行膨脹至外界大氣壓力，將這個(gè)過(guò)程表示在壓力，將這個(gè)過(guò)程表示在Pv圖和圖和TS圖圖上，并求膨脹終了的溫度，膨脹功及過(guò)程的上，并求膨脹終了的溫度，膨脹功及過(guò)程的熱量。設(shè)熱量。設(shè) ，外界大氣壓力，外界大氣壓力為為lbar。 解解 終了的溫度為終了的溫度為25. 1nKkgJR/28725. 1125. 11121285. 711100）（）（nnPPTTK5 .72885. 7111002 . 0）（ 膨脹功為膨脹功為 換熱量為換熱量為）（21121TTnRWkgKJ /5 .4265 .7281100125. 1287）（）（121TTCnknqVkgKJ /1 .16011005 .728718. 0125. 14 . 125. 1）（圖1-3-7圖圖1-3-8圖圖1-3-9