工程熱力學(xué)第1章基本概念及定義-資料下載頁(yè)
2024-09-20 20:52本頁(yè)面
【正文】 ? q 0 系統(tǒng)絕熱： ? q = 0 可逆絕熱： d s = 0 ? 熱量是過(guò)程量：與初終狀態(tài)，過(guò)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(guò)程量； （ 2）只有在傳遞過(guò)程中才有功，熱量。 （ 1）功是有規(guī)則的宏觀運(yùn)動(dòng)能量的傳遞，在作功 過(guò)程中往往伴隨著能量形態(tài)的轉(zhuǎn)變； 熱量是大量微觀粒子雜亂熱運(yùn)動(dòng)的能量的傳 遞，傳熱過(guò)程中不出現(xiàn)能量形態(tài)的變化； 區(qū)別 （ 2） 功轉(zhuǎn)變成熱量是無(wú)條件的； 而熱轉(zhuǎn)變成功是有條件的。 71 第一章 基本概念 11 熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的過(guò)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(guò)程 16 過(guò)程功和熱量 17 熱力循環(huán) 72 17 熱力循環(huán) 正向循環(huán)和逆向循環(huán) 1. 正向循環(huán) （ 1） 正向循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)。 （ 2） pv圖， Ts圖表示 pv圖 順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行： ?1a2為膨脹過(guò)程 ?2b1為壓縮過(guò)程 p 2 1 0 v a b 3 4 w 73 Ts圖 順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行： ?1a2為工質(zhì)吸熱過(guò)程 ?2b1為工質(zhì)放熱過(guò)程 2 1 a b 4 q1q2=w T 0 s 3 ? 循環(huán) p 2 1 0 v a b 3 4 wnet n e t 1 2 2 1abw w w w? ? ?? ? ?? ? ?209。n e t 1 2 2 1abq q q q? ? ?? ? ?? ? ?209。74 ?循環(huán)中被加入熱量有效利用程度， 評(píng)價(jià)正向循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。 （ 3）熱效率 ηt 說(shuō)明?? t 1。 ? t愈大，即吸收同樣的熱量時(shí) 對(duì)外所作的凈功愈多。 ?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)）。 （ 2） pv圖， Ts圖表示 pv圖 逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行： ?1b2為膨脹過(guò)程 ?2a1為壓縮過(guò)程 p 2 1 0 v a b 3 4 w 76 Ts圖 逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行： ?1b2為工質(zhì)吸熱過(guò)程 ?2a1為工質(zhì)放熱過(guò)程 2 1 a b 4 q1q2=w T 0 s 3 p 2 1 0 v a b 3 4 w ? 循環(huán) n e t 1 2 2 1baw w w w? ? ?? ? ?? ? ?209。n e t 1 2 2 1baq q q q? ? ?? ? ?? ? ?209。77 （ 3） 工作系數(shù) (The coefficient of performance)： 用于評(píng)價(jià)逆向循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性， 為收益 /代價(jià)。 ?熱泵的工作系數(shù) ——供熱系數(shù)： 說(shuō)明 ? ε’ 1。 ε 可能 1， =1， 1。 ? ε 或 ε’愈大，表明循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性越好。 w=q1 q2高溫?zé)嵩?T1制冷機(jī)低溫?zé)嵩?T2q1q2逆向循環(huán)高溫?zé)嵩粗评錂C(jī)低溫?zé)嵩茨嫦蜓h(huán)2n e tqw? ?1ne tqw?? ?78 1. 效率為 100%的熱機(jī)是否可能存在。 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。膨脹過(guò)程中： （ 1）工質(zhì)的壓力服從 p=abV，其中 a， b為常數(shù)； （ 2）工質(zhì)的 pV保持恒定為 p1V1。試分別求兩過(guò)程 中氣體的膨脹功。 解：過(guò)程為可逆過(guò)程： 1211212121212221 122121ln)2()(2)()(1VVVpVdVpVpdVWVVbVVadVbVapdVW????????????????）（ 80 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(méi)有氣 體，呈扁平狀，可忽略其內(nèi)部容積。設(shè)氣球 彈力可忽略不計(jì)，充氣過(guò)程中氣體溫度維持 不變，大氣壓力為 105Pa。為使氣球充 到 2m3，問(wèn)氣罐內(nèi)氣體最低初壓力及氣體所 作的功是多少？已知空氣滿足狀態(tài)方程式 pV=mRgT。 81 解：因忽略氣球彈力，充氣后氣球內(nèi)壓力與 大氣壓力相同，為 105Pa，而充氣結(jié)束時(shí)儲(chǔ) 氣罐內(nèi)壓力也應(yīng)恰好降到 105Pa。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。若 取全部氣體為熱力系，則氣體的最小初壓應(yīng)滿足 PammmPaVVVppTRVVpTRVpmBgBg53335112m i n,121211m i n,12)22()()(???????????82 考察該過(guò)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(guò)程 是不可逆的，因此不能用 ?? 21 pdVW計(jì)算過(guò)程功。但是，在一些場(chǎng)合下如果界面上 反力為恒值，則可用外部參數(shù)計(jì)算過(guò)程體積變化功。
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