工程熱力學(xué)第1章基本概念及定義(文件)
【正文】 335112m i n,121211m i n,12)22()()(???????????82 考察該過程，儲(chǔ)氣罐的體積不變，充氣時(shí)氣球中 氣體壓力等于大氣壓力，氣體膨脹排斥了大氣， 所以氣球?qū)Υ髿庾鞴? JmmPaVVpW 5335120 )24()( ????????分析： 本題中，儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體向氣球充氣的過程 是不可逆的，因此不能用 ?? 21 pdVW計(jì)算過程功。設(shè)氣球 彈力可忽略不計(jì)，充氣過程中氣體溫度維持 不變，大氣壓力為 105Pa。 2. 在一定條件下，熱機(jī)的熱效率最大能達(dá)到多少？ 即循環(huán)中吸收的熱量最多能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌俟Γ? 3. 熱效率又與哪些因素有關(guān)？ ?思考 79 例題： 某種氣體工質(zhì)從狀態(tài) 1（ p1, V1）可逆地膨脹 到狀態(tài) 2。 ?熱泵的工作系數(shù) ——供熱系數(shù)： 說明 ? ε’ 1。 ?適用：各類正向循環(huán) （可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)） n e tt1wq? ?75 2. 逆向循環(huán) （ 1） 逆向循環(huán)：將熱量從低溫物體傳至高溫物體 的循環(huán)（制冷，熱泵循環(huán)）。n e t 1 2 2 1abq q q q? ? ?? ? ?? ? ?209。 用 Q， q表示，單位 J, kJ, J/kg, kJ/kg 2. 可逆過程中系統(tǒng)與外界交換的熱量： ???????21212121T d ST d sT d sqQq?69 ： 可逆過程中，熱量在 Ts圖上用過程線下面的 面積表示 ???21T d sqT d sq?規(guī)定： ? 系統(tǒng)吸熱： 熱量為正， ? q 0 系統(tǒng)放熱： 熱量為負(fù)， ? q 0 系統(tǒng)絕熱： ? q = 0 可逆絕熱： d s = 0 ? 熱量是過程量：與初終狀態(tài)，過程有關(guān) T s 1 2 ds 示熱圖 ０ T q?70 功和熱量的關(guān)系 共同點(diǎn) （ 1）都是能量傳遞的度量，都是過程量； （ 2）只有在傳遞過程中才有功，熱量。又依題意， 留在罐內(nèi)與充入球內(nèi)的氣體溫度相同，由于壓力 相同，溫度相同，故這兩部分氣體的狀態(tài)相同。 解：過程為可逆過程： 1211212121212221 122121ln)2()(2)()(1VVVpVdVpVpdVWVVbVVadVbVapdVW????????????????）（ 65 例題： 利用體積為 2m3的儲(chǔ)氣罐中的壓縮空 氣給氣球充氣，開始時(shí)氣球內(nèi)完全沒有氣 體，呈扁平狀，可忽略其內(nèi)部容積。 p v 1 2 dv 示功圖 ０ p w?63 有用功概念 plu WWWW ???其中 : W— 膨脹功 Wl— 摩擦耗功； Wp＿排斥大氣功。 （ 2）熱力學(xué)中功的定義： 在熱力過程中，功是熱力系統(tǒng)通過邊界而傳遞的能量，且其全部效果可表現(xiàn)為舉起重物。 ?思考題 56 常見的不可逆過程 不等溫傳熱 T1 T2 T1T2 Q 節(jié)流過程 (閥門） p1 p2 p1p2 57 常見的不可逆過程 混合過程 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 自由膨脹 真空 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 58 引入可逆過程的意義 ? 準(zhǔn)靜態(tài)過程是實(shí)際過程的理想化過程， 但并非最優(yōu)過程，可逆過程是最優(yōu)過程。 ? 準(zhǔn)靜態(tài)： 只 著眼于工質(zhì)內(nèi)部的平衡 ，有無外部的機(jī)械 摩擦（耗散）對(duì)工質(zhì)內(nèi)部的平衡并無影響 ? 可逆過程： 分析工質(zhì)與外界作用所產(chǎn)生的總效果。 51 準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程條件 破壞平衡所需時(shí)間 （外部作用時(shí)間） 恢復(fù)平衡所需時(shí)間 （馳豫時(shí)間） 有足夠時(shí)間恢復(fù)新平衡 ? 準(zhǔn)靜態(tài)過程 52 準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程應(yīng)用 例：活塞式內(nèi)燃機(jī) 2022轉(zhuǎn) /分 曲柄 2沖程 /轉(zhuǎn)， /沖程 活塞運(yùn)動(dòng)速度 =2022?2 ?壓力波恢復(fù)平衡速度（聲速） 350 m/s 破壞平衡所需時(shí)間 （外部作用時(shí)間） 恢復(fù)平衡所需時(shí)間 （馳豫時(shí)間） 一般的工程過程都可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過程 具體工程問題具體分析。 F ( p, v, T ) = 0 42 狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖 一簡單可壓縮系只有兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，所以可用平面坐標(biāo)上一點(diǎn)確定其狀態(tài)，反之任一狀態(tài)可在平面坐標(biāo)上找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)，如： p v 1 ?p1 v1 T s ?2 T2 s2 p T ?3 p3 T3 O O O 43 坐標(biāo)圖 簡單可壓縮系統(tǒng) N=2， 平面 坐標(biāo)圖 p v 1）系統(tǒng)任何平衡態(tài)可 表示在坐標(biāo)圖上 說明： 2）過程線中任意一點(diǎn) 為平衡態(tài) 3）不平衡態(tài)無法在圖 上用實(shí)線表示 2 1 44 第一章 基本概念 11 熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的過程 12 熱力系統(tǒng) 13 工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù) 14 平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖 15 工質(zhì)的狀態(tài)變化過程 16 過程功和熱量 17 熱力循環(huán) 45 工質(zhì)的狀態(tài)變化過程 平衡狀態(tài) 狀態(tài)不變化 能量不能轉(zhuǎn)換 非平衡狀態(tài) 無法簡單描述 熱力學(xué)引入準(zhǔn)靜態(tài)（準(zhǔn)平衡）過程 46 準(zhǔn)
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