第四章
气体和蒸汽的基本的热力过程
Basicthermodynamicprocess
4-1研究热力过程的目的及一般方法
4-2理想气体的定压、定容和定温过程
4-3理想气体等比熵(可逆绝热)过程
4-4理想气体多变过程
4-5水蒸气的基本过程
*例如柴油机汽缸中的压缩过程，开始时工质
温度低于缸壁温度，边吸热边压缩而温度升高，高于缸壁温度后则边压缩边放热，整个过程n
大约从1.6变化到1.2左右；膨胀过程，由于存在后燃及高温时被离解气体的复合放热现象，情况更为复杂，其散热规律的研究已不属于热
4-1研究热力过程的目的及一般方法
一、基本热力过程(fundamentalthermodynamicprocess)
→pv”=常数
燃烧结束
称为多变过程，其中n为定值，称为多变指数。
11=1.30
膨胀
压缩-
n=1.29
排气
大气
56810203040V
400
300
200
100
80
60
40
30
20
10
8
6
力学的范围。
2
n=0:pv?=C
p=C
定压过程
n=1:pv1=C
T=C
定温过程
n=k:pvk=C
定熵过程
n=±0:pnv=C
0v=C
v=C
定容过程
例如：①燃气轮机燃烧室的燃烧加热过程，压力变化极微，接近定压
②活塞压气机的汽缸套冷却足够好，压缩过程中气体温度几乎不升高，接近定温
③燃气流过气轮机或空气流过叶轮式压气机，流速大，散热相对极少，接近绝热
④汽油机汽缸中工质的燃烧加热过程，燃烧速度快，压力急剧上升而体积几乎不
当多变指数取不同的数值，多变过程可以化成以下4个特例：
变，接近定容。
3
二、研究热力过程的目的、方法重要
1.目的
以热力学第一定律为基础，理想气体为工质，分析可逆的基本热力过程中能量转换、传递关系，揭示过程中工质状态参数的变化规律及热量和功量的计算。
2.方法和手段
1根据系统平衡的性质及过程中系统与外界热传递和功传递的特定条件，建立过程方程式p=f(v)。
2借助过程方程和状态方程，找出不同状态间的参数关系，进而相互确定之(对于实际气体，常采用图表计算)。
3在p-v图和T-s图中画出过程曲线，直观地描述过程中参数的变化规律及能量转换情况。
4计算热力过程始、末状态间的比热力学能，比焓和比熵的变化量(△u、△h、△s)。
5确定1kg工质对外作出的功和过程热量。
可用公式：
△T
w=-Jvdp
q二△u+W十Wt
5
4-2理想气体多变过程
一、过程方程
n-1
P?V?
二、在pv图及T一图上表示
n-1
n
6
定比热容
=n-{c-(T?-T)
cn(T?-T)
Tds
五、比热容
9
00
士oo
六、多变指数P122例4-5
P?v?“=P?v?”→Inp?+nlnv?=Inp?+nlnv?
或由
等。
10
一、过程方程
1定容过程(v=常数)
4-3理想气体的定压、定容和定温过程
3定温过程(T=常数),P?V?=P?V?
,p=g
2定压过程(p=常数)
11
?
pv=常数dp十ndv=0
V
Tds=δq=c,dT)-
二、在p-v图及T-s图上表示
opor
-nP
二
斜率
12
士oo
T=0
定容过程：n=±00
定压过程：n二0
定温过程：n=
13
三、比热容
定容过程定压过程定温过程
→0
四、△u、△h和△s
定容过程
△u=(T?-T)△h=C臣(T?-T)
14
定压过程
△u=Cv
定温过程△u=0
(T?-T)
△h=0
15
五、w,wt和q
定容过程
定压过程
w=p(v?二0
16
定温过程
q=△u+W=△h+w→q=W=Wt
17
4-4理想气体等比熵(可逆绝热)过程
一、过程方程
绝热过程是任一微元过程中系统与外界都无热交换的过程，即δq=0总的过程换热量也为零
十0lVδq=cpdT-vdp
CvD
由于cy是温度的复杂函数，上式的积分解十分繁复，不便