【文章內(nèi)容簡介】 態(tài) 1經(jīng)不可逆過程 B到狀態(tài) 2, 熵的變化為 : ? ???????? 21 AreTQS ???????????????????????????????2121212121212139。39。39。39。BgirBBirBAreABSTQSTQTQSS????35 熱力學(xué)基礎(chǔ) 熱力學(xué)第二定律 ? 熱力學(xué)基本定律 熵方程 ： dS= δSf+ δSg 或 ds= δsf+ δsg 熵流 ： 熵流是由于系統(tǒng)與外界換熱而產(chǎn)生的熵的變化量 δsf 。 它是 熱能中的不可用能部分的表征 。 熵產(chǎn) ： 熵產(chǎn)是由不可逆因素引起的系統(tǒng)熵的變化量 δsg ， 熵產(chǎn)恒為正值或等于零。它是系統(tǒng)中 可用能的不可逆損失的表征 ?；蛘哒f熵產(chǎn)是一切不可逆特征的表征。 36 熱力學(xué)基礎(chǔ) 熱力學(xué)第二定律 ?熵方程中的核心問題是熵產(chǎn)，熵產(chǎn)也正是熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)內(nèi)容。由于能量在轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)移過程中總是有其它形式的能量轉(zhuǎn)變成熱能 , 而熱能又總是由高溫傳向低溫 , 這些都會引起熵產(chǎn)。這正是熱能區(qū)別于其它型式能量的特征 , 也正是一切熱力過程的自發(fā)性、方向性、不可逆性的根源。 37 熱力學(xué)基礎(chǔ) 熱力學(xué)第二定律 ? 關(guān)于熵的幾個問題 在狀態(tài) 1和 2之間有兩個 過程 ,其中， 過程 A為可逆過程 ,過程 B為不可逆過程。則 ?S1A2與 ?S1B2的關(guān)系是 : ?S1A2 ?S1B2。 ?S1A2 ?S1B2。 ?S1A2 =?S1B2。 ?S1A2 ≠ ?S1B2 熱力系經(jīng)歷一可逆過程 ,外界對熱力系加入 10千焦的熱量 ，對外作出 4千焦 的功 ,則熱力系的熵變 大于零 。小于零 。等于零 ,不等于零。 熱力系經(jīng)歷一可逆過程 ,熱力系向外界放出 10千焦 ，外界對 熱力系輸入 4千焦 的功 ,則熱力系的熵變大于零 。小于零 。等于零 ,不等于零。 熱力系經(jīng)歷一不可逆過程 ,外界對熱力系加入 10千焦的熱量 ，對外作出 4千焦的功 ，則熱力系的熵變 大于零 。小于零 。等于零 ,不等于零。 熱力系經(jīng)歷一不可逆過程 ,向外界放出 10千焦 ，外界對 熱力系輸入 4千焦 的功 ,則熱力系的熵變大于零 。小于零 。等于零 ,不能判別 。 38 熱力學(xué)基礎(chǔ) 氣體的熱力性質(zhì) ? 完全氣體的熱力性質(zhì) 一、比熱容 : 1公斤質(zhì)量的物質(zhì)在無耗散的準(zhǔn)靜態(tài)過程中，溫度升高（或降低）１ K所需加入（或放出）的熱量稱為該物質(zhì)在此過程中的比熱容。 比熱容 法定計量單位是（ j/) 定容比熱容 ： 1公斤的氣體在容積不變的無耗散準(zhǔn)靜態(tài)過程中， 溫度升高（或降低） 1所需加入（或放出）的熱量稱為該種氣體的定容比熱容。用符號 cv表示。 定容比熱容與氣體的種類和溫度有關(guān)。 定容比熱容的法定計量單位為（ j/kg， K）。 定壓比熱容 ： 1公斤的氣體在壓力不變的無耗散準(zhǔn)靜態(tài)過程中， 溫度升高（或降低） 1所需加入（或放出）的熱量稱為該種氣體的定壓比熱容。用符號 cp表示。 定壓比熱容與氣體的種類和溫度有關(guān)。 定壓比熱容的法定計量單位為（ j/kg， K）。 39 熱力學(xué)基礎(chǔ) 氣體的熱力性質(zhì) ? 完全氣體的熱力性質(zhì) 定壓比熱容與定容比熱容的關(guān)系 （ 1） 梅耶關(guān)系式 ：對于完全氣體有 cpcv=R 此式表明：盡管完全氣體的 定壓比熱容和定容比熱容都隨溫度而變化 ， 而它們的差值卻與溫度無關(guān) ， 恒等于氣體常數(shù) 。 又因為氣體常數(shù) R＞０ ， 所以 cp ＞ cv 。 （ 2） 熱容比 （ 絕熱指數(shù) ， 定熵指數(shù) ） 定壓比熱容與定容比熱容的比值稱為熱容比 ， 又叫絕熱指數(shù)或定熵指數(shù) 。 即 k=cp/cv 熱容比不但與氣體的種類有關(guān) ， 而且與溫度有關(guān) 。 當(dāng)將熱容比作為常數(shù)處理時 ， 對于空氣＝ ， 對于燃氣＝ 。 40 熱力學(xué)基礎(chǔ) 氣體的熱力性質(zhì) ? 完全氣體的熱力性質(zhì) 二、完全氣體的內(nèi)能 , 焓和熵 內(nèi)能：完全氣體的內(nèi)能僅僅是溫度的函數(shù)。 對于定比熱完全氣體： u2u1=cv（ T2T1） 焓：完全氣體的焓也僅僅是溫度的函數(shù)。 對于定比熱完全氣體： h2h1=cp（ T2T1） 3．熵 三、熱量的計算 熱量是過程量 ,不同的過 程用不同的公式進行計算 . 1212 lnln PPRTTcs p ???41 熱力學(xué)基礎(chǔ) 定熵過程 ? 熱力過程 一、定熵過程 :可逆的絕熱過程是定熵過程 . 過程方程為 : ＝常數(shù) ?pv1221w pd v? ? ????????????????????????1121 11 ppTR= ?????????????????????????????11212111 ppTRv d pwt42 熱力學(xué)基礎(chǔ) 多變過程 ? 熱力過程 二、多變過程 : 滿足 p v n ＝ C的過程叫做 多變過程 . 當(dāng) n＝０時：多變過程的過程方程變?yōu)椋?p＝常數(shù)，為定壓過程。 當(dāng) n＝１ 時：多變過程的過程方程變?yōu)椋?T＝常數(shù) ， 為定溫過程 。 當(dāng) n＝ γ 時：多變過程的過程方程變?yōu)椋?s＝常數(shù)；為定熵過程 。 當(dāng) n＝ 177。 ∞ ：多變過程的過程方程變?yōu)椋?v＝常數(shù) ， 為定容過程 。 ??????????????????????nnppTnRw112112 11??????????????????????nnt ppTnnRw1121 1143 氣體動力學(xué)基礎(chǔ) ? 氣體的性質(zhì) 一、氣體的壓縮性 壓縮性是氣體的重要屬性。 氣體的密度隨著壓力或溫度的變化而變化的性質(zhì)稱為氣體壓縮性 。 ?對于氣流速度和當(dāng)?shù)匾羲僦龋ㄔ摫戎捣Q為馬赫數(shù)，用符號Ma表示）小于 。 二、氣體的粘性 粘性是實際氣體的一個物理屬性。它表示出氣體對于切向力的一種反抗能力。 44 氣體動力學(xué)基礎(chǔ) ? 氣體的性質(zhì) 1．附面層 :沿壁面法線方向速度梯度較大的一層流體稱為附面層 ,附面層的厚度為 δ,附面層邊界流體的速度為99%V∞ 2． 層流和紊流 ?臨界雷諾數(shù) Recr ： ?當(dāng) Re ＜ Recr 時，為層流流動； ?當(dāng) Re ＞ Recr時，為紊流流動； ?對于光滑管內(nèi)流動 Recr =2300 ?雷諾數(shù) 的 物理意義 ??VD?Re45 氣體動力學(xué)基礎(chǔ) ? 氣體的性質(zhì) 3．牛頓內(nèi)摩擦定律 牛 頓內(nèi)摩擦定律指出， 當(dāng)流體處于層流流動狀態(tài)時，流體內(nèi)摩擦力的大小與流體的速度梯度和接觸面積成正比，而且還與流體的性質(zhì)有關(guān)。 牛頓內(nèi)摩擦定律 只適用于流動狀態(tài)為層流的情況 ，而不適用于紊流的流動狀態(tài)，也不適用于非牛頓流體。 ?牛頓內(nèi)摩擦定律中的 μ 稱為動力粘性系數(shù) 。 它是一個物性參數(shù) ，其大小取決于氣體的物理性質(zhì)和溫度 。 對氣體來說 ， 溫度越高 ，動力粘性系數(shù)越大 。 AdndVF ?? ?46 氣體動力學(xué)基礎(chǔ) 基本方程 ? 一維定常流的基本方程 ? 一維定常流動是指在流動中描寫流體運動的參數(shù) , 如速度、壓力、密度、溫度等都是一個坐標(biāo)的函數(shù)，這個坐標(biāo)可以是直線坐標(biāo)，也可以是曲線坐標(biāo)。 ? 自然界中的一切過程都遵守質(zhì)量守恒定律、能量守恒與轉(zhuǎn)換定律、牛頓運動定律 及熱力學(xué)第一定律。當(dāng)然，氣體在流動過程中也遵守這些定律。把這些定律應(yīng)用于氣體流動過程所得到的數(shù)學(xué)關(guān)系式稱為基本方程，包括： 連續(xù)方程、動量方程、能量方程、 貝努利 方程。 47 氣體動力學(xué)基礎(chǔ) 連續(xù)方程 ? 一維定常流的基本方程 ? 連續(xù)方程 ?一維定常流中，控制體內(nèi)氣體的質(zhì)量保持不變，因此，質(zhì)量守恒定