工程熱力學第1章基本概念及定義(參考版)
2024-09-22 20:52本頁面
【正文】 。若 取全部氣體為熱力系，則氣體的最小初壓應滿足 PammmPaVVVppTRVVpTRVpmBgBg53335112m i n,121211m i n,12)22()()(???????????82 考察該過程，儲氣罐的體積不變，充氣時氣球中 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計算過程功。 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)束時儲 氣罐內(nèi)壓力也應恰好降到 105Pa。設氣球 彈力可忽略不計，充氣過程中氣體溫度維持 不變，大氣壓力為 105Pa。試分別求兩過程 中氣體的膨脹功。 2. 在一定條件下，熱機的熱效率最大能達到多少？ 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？ ?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。 ? ε 或 ε’愈大，表明循環(huán)的經(jīng)濟性越好。 ?熱泵的工作系數(shù) ——供熱系數(shù)： 說明 ? ε’ 1。n e t 1 2 2 1baq q q q? ? ?? ? ?? ? ?209。 ?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)）。 （ 3）熱效率 ηt 說明?? t 1。n e t 1 2 2 1abq q q q? ? ?? ? ?? ? ?209。 71 第一章 基本概念 11 熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程 12 熱力系統(tǒng) 13 工質(zhì)的熱力學狀態(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) 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械能的循環(huán)。 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， ? 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 T s 1 2 ds 示熱圖 ０ T q?70 功和熱量的關系 共同點 （ 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。但是，在一些場合下如果界面上 反力為恒值，則可用外部參數(shù)計算過程體積變化功。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。為使氣球充 到 2m3，問氣罐內(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。 解：過程為可逆過程： 1211212121212221 122121ln)2()(2)()(1VVVpVdVpVpdVWVVbVVadVbVapdVW????????????????）（ 65 例題： 利用體積為 2m3的儲氣罐中的壓縮空 氣給氣球充氣，開始時氣球內(nèi)完全沒有氣 體，呈扁平狀，可忽略其內(nèi)部容積。膨脹過程中： （ 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。 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。 對準平衡過程： 系統(tǒng)在整個過程中作功 JpdVW ?? 21比膨脹功 ：單位質(zhì)量工質(zhì)所作的膨脹功 。 （ 2）熱力學中功的定義： 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。 ? 實際過程不是可逆過程，但為了研究方 便，先按理想情況（可逆過程）處理， 用系統(tǒng)參數(shù)加以分析，然后考慮不可逆 因素加以修正。 ?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 ? 準靜態(tài)過程是實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。 55 1. 不平衡過程，一定是不可逆過程； 2. 不可逆過程就是指工質(zhì)不能恢復原來狀態(tài)的過程； 3. 一個可逆過程必須同時也是一個準平衡過程，但準平衡過程不一定是可逆的。 ? 準靜態(tài)：
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