热力学过程_百度百科
热力学过程
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在环境作用下，系统从一个变化到另一个平衡态的过程，简称热力过程。
热力学过程物理定义
热力学过程物理概述
热力学过程的定义是一个热力学系统由开始到完结的状态中所涉及的能量转
热力学过程
变。在过程中，路径会因为受到某一些热力学的变量要保持常数而变得指定，以下将以共轭对来对热力学过程进行解说，因为当其中一个变量设为常数时，刚好是另一个的共轭对。
和容量是其中一个共轭对。因为两者都涉及以传送机械能或动能形式的作功。
在过程中，当压力维持是常数时，称为等压过程。例子：在一个圆筒中有一个可动的活塞，从而令到在系统在与大气压力隔绝的情况下仍能保持一致。即是，系统在动能上透过一个可动的空间连结在一起，以达致一个等压的贮存器。 相对地，当一个系统的容量维持是常数时，称为等容过程，代表该系统对外围没有任何作功。对于一个二维空间，所有的从外来的热能量传送将直接被系统所吸收作为内能。例子：当燃烧一个密封的
热力学过程
铁罐内的空气。在最初的时候，铁罐并没有变形（容量不变），但从系统的温度和气压上升，可以结论气体的内能有所增加，这亦是唯一的改变。 数学上，δQ = dU。这个系统可以说上动能上被一个固定的空间从外围所隔绝。
另一组的共轭对是温度和熵。皆因两者都有透过加热来传送热能。
热力学过程物理举例
，顾名思义，在过程中温度保持不变。例子：当贮存器的容量足够大，或者是改变容量的过程足够慢，被浸在一个恒温水池等等。换句话说，这个系统在温度被一个可传热的空间连
热力学过程
结在一起。 在过程中，系统的净能量没有因为加热或冷却而有所改变，称为。对于一个可逆的过程，这与等熵过程一样。我们可说这个系统因为一个绝缘的空间在热能上与外围隔绝。留意的是，如果一个系统中的熵未达到最高的平衡数值，那么熵的值在系统纵使在热能上被隔绝仍会一直增加。 一个就是熵的数值一直是常数。对于一个可逆的过程，这与绝热过程一样。如果一个系统中的熵未达到最高的平衡数值时，对该系统进行冷却便可能需要维持熵的数值不变。 任何都可能在过程中保持常数， 例如：在一个等焓过程中，焓保持不变。
上述的过程都假设在两个空间之中没有任何粒子渗透。
我们可以假设两个空间都是固定而绝热的，但是可以对于多过一种粒子进行渗透。同样的考虑可以应用在化学势和粒子数目的共轭对。
热力学过程分类
热力学过程物理过程
实际的热力过程比较复杂，概括起来，可归纳为以下四个基本过程和一个多变过程。实际
热力学过程
过程可看作是它们的组合。
等容过程 　其特征是系统的体积为常数。对于等容过程，如果系统和环境间除膨胀功以外，没有其他功的交换，则：
W=0，Q=ΔU
对于无相变化和化学变化的等容过程： Q=ΔU=nCv(T2-T1)
式中Q为热能，系统吸热为正，放热为负；W 为功,作功为正,得功为负；
热力学过程
U是系统的内能；Cv是平均定容摩尔热容；n是摩尔数。
　其特征是系统的压力为常数。对于等压过程如果系统与环境间除膨胀功外无其他功的交换，则： W=p(V2-V1),Q=ΔH=H2-H1=nCp(T2-T1)
式中H为系统的焓，H=U+pV；Cp为平均定压摩尔热容。
　其特征是系统的温度为常数。如果是可逆等温过程，则： Q=TΔS=T(S2-S1)，W=Q-ΔU=TΔS-ΔU
式中S为系统的熵。如果是理想气体的等温膨胀（或压缩）过程，系统的状态变化满足pV=常数。
　其特征是系统与环境间无热交换，因此： W=-ΔU
如果是理想气体的可逆绝热膨胀（或压缩）过程，系统的状态变化满足pV=常数γ，式中γ=cp/cv,即定压比热容cp与定容比热容cv之比，称为比热容比。
　在许多实际过程中，经验表明，系统的状态变化近似地遵循下述规律： pV=常数
热力学过程
式中 m为多变指数，这类过程称为多变过程。引入多变过程的概念可使数学处理简化，但是此式只能在经过检验的范围内使用。当m取特定的数值时,这一多变过程可转化为上述各种基本过程。例如m=0，则p=常数,即转化为等压过程；m=1,pV=常数,即为理想气体的等温过程；m=γ，即转化为理想气体的可逆绝热过程。在多数情况下，m=1.2～1.5。
热力学过程物理应用
化工生产中应用热力过程的目的：①使原料、中间产品和产品完成预期的状态变化，以满足后续工序加工和产品使用的要求，例如在合成氨工厂中，氮氢混合气进入合成塔前，必须经过压缩，将气体压力升高到合成塔的操作压力。②实现能量的传递和转化，以满足某种过程的需要，并有效地利用能量。例如通过热力过程循环把合成氨厂中各种工艺余热转化为机械功。化工生产中常用的热力过程如下：
流体的压缩过程 　这是流体的升压过程，其目的是供给能量以克服过程中受到的阻力，或满足后续工序的要求。液体输送和压缩过程的轴功耗WS为： 或　 式中Vm为液体的摩尔体积;堸m为泵出入口液体的平均摩尔体积；p为液体的压力；η为机械效率。
气体压缩过程的功耗，可用压缩机的等熵效率估算： 也可用压缩机的等温效率估算
热力学过程
： 式中ΔHS为压缩过程中气体的等熵焓变；ηS和ηT分别为压缩机的等熵效率和等温效率；p1和p2分别为气体在压缩前后的压力；T1为气体在压缩前的温度。
流体的膨胀过程 　这是流体的降压过程。流体膨胀的目的：①降低流体的压力，以适应后续工序的需要。如锅炉的蒸汽压力高于用汽设备的使用压力时，降压才能使用。②降低气体的温度，以获得低温或使气体液化，如和时的气体降压。③通过降压释放能量，对外作功，如蒸汽通过汽轮机(透平)喷嘴降压后，动能增加，推动叶轮旋转并输出轴功。流体膨胀过程的可逆轴功是流体
热力学过程
从p1膨胀到p2时可回收的最大有用功，为： 气体和液体都可通过节流阀实现膨胀，但这时可逆轴功被耗散为无效能。当气体和液体分别在膨胀机和水轮机中膨胀时，可以回收部分有用功。膨胀机和水轮机的输出轴功，可由等熵效率估算： WS=ηS(-ΔHS)
也可用等温效率估算： 式中ηS和ηT分别为膨胀机或水轮机的等熵效率和等温效率。
蒸汽动力循环 　利用工作介质的循环变化将热能转　化为机械能的过程。最简单的蒸汽动力循环是兰金循环（图1）。液态工作介质在锅炉吸热而蒸发成为过热蒸汽，再经透平膨胀成低压湿蒸汽，接着进入冷凝器冷凝成为饱和液体，最后经泵加压重又进入锅炉中,完成了一个循环。如果将泵的功耗忽略不计,循环的热效率ηt为： 式中D 为单位质量工作介质在汽轮机中所作的功；Q1为单位质量工作介质在锅炉中吸收的热;H为单位质量工作介质在循环中各相应部位的焓值。
热力学过程制冷循环
利用制冷工作介质的循环变化将热量由低温物体传给高温环境的过程。有空气压缩制冷循环、蒸气压缩制冷循环(图2)、蒸汽喷射制冷循环、吸收制冷循环等。蒸气压缩制冷循环的制冷系数ε为： 式中DS为单位质量工作介质在压缩机中所获功；Q2为单位质量工作介质在冷凝器中吸收热，即制冷量;H为单位质量工作介质在制冷循环中各相应部位的焓值。 热力学过程
化工生产采用制冷循环的目的，是获得低温以发生预期的变化，或充分利用低温位热。例如小型工厂中用吸收制冷装置（见）回收利用低温位热，以节约电能。
热力学过程热泵循环
它的流程与蒸气压缩制冷循环相同，区别仅在于工作的温度范围不同（图3）：热泵循环的下限温度是环境温度，上限温度为供热温度；制冷循环的上限温度是环境温度,下限温度为制冷温度。在化工生产中,通过热泵循环提高热的温位，热能可以循环使用或回收利用。对于温度降低不大的过程，例如沸点上升不大的和组分沸点差很小的，都可通过热泵循环以节约能耗。
企业信用信息等温与恒温的区别(过程,压力,体积功,理想气体,状态函数) - 有机|无机化学 - 生物秀
标题: 等温与恒温的区别(过程,压力,体积功,理想气体,状态函数)
摘要: 恒温是只适应于准静态过程吗？恒温是在变化过程中体系温度一直相等吗？恒温和等温的区别体现在下面水蒸发的过程吗？网友回复等温是不管过程如何最终温度相同，恒温是整个过程中温度保持恒定网友回复两种过程的不同在于恒温过程一定是可逆过程，而等温过程却不一定，只有等温可逆过程才是恒温过程。恒温过程与等温过程 jpg网友回复恒温和等温的区别在两种不同蒸发模式中体现出了其差异。1、等温向真空蒸发，是不可逆相变过程。……
恒温是只适应于准静态过程吗？恒温是在变化过程中体系温度一直相等吗？恒温和等温的区别体现在下面水蒸发的过程吗？
网友回复等温是不管过程如何最终温度相同，恒温是整个过程中温度保持恒定网友回复两种过程的不同在于恒温过程一定是可逆过程，而等温过程却不一定，只有等温可逆过程才是恒温过程。
恒温过程与等温过程.jpg网友回复恒温和等温的区别在两种不同蒸发模式中体现出了其差异。
1、等温向真空蒸发，是不可逆相变过程。
2、在373K，p°下发生恒温恒压的相变过程是可逆相变过程。网友回复 引用内容:
两种过程的不同在于恒温过程一定是可逆过程，而等温过程却不一定，只有等温可逆过程才是恒温过程。
恒温过程与等温过程.jpg 区别恒温和等温的意义在哪。网友回复 引用内容:
区别恒温和等温的意义在哪。
... 过程的可逆与否。网友回复 引用内容:
恒温和等温的区别在两种不同蒸发模式中体现出了其差异。
1、等温向真空蒸发，是不可逆相变过程。
2、在373K，p°下发生恒温恒压的相变过程是可逆相变过程。 还是没看出两者本质的区别，说实话，没懂网友回复 引用内容:
还是没看出两者本质的区别，说实话，没懂
... 那向真空和恒温恒压两个过程是等压的吗网友回复 引用内容:
那向真空和恒温恒压两个过程是等压的吗
... 向真空蒸发不是恒压过程，不是特殊辨析场合下，把此过程也称为不是等压过程。恒压过程一定是等压过程。网友回复 引用内容:
向真空蒸发不是恒压过程，不是特殊辨析场合下，把此过程也称为不是等压过程。恒压过程一定是等压过程。... 恒压不等同于恒外压吧，还有我们通常所说的某气体在xx压力下，是外压吧，H=U＋pv的P是外压吗，我看朱文涛推导H=U＋pv=U＋nRT=f（T），理想气体状态方程p是外压还是内压网友回复 引用内容:
恒压不等同于恒外压吧，还有我们通常所说的某气体在xx压力下，是外压吧，H=U＋pv的P是外压吗，我看朱文涛推导H=U＋pv=U＋nRT=f（T），理想气体状态方程p是外压还是内压
... p是状态函数，你说此p是系统的压力还是外压？通常外压用pe表示，以资区别。网友回复不是为了书写的方便定义晗等于U＋pv吗？书上也没标下标e啊，推导式是我抄课件的，一点没变网友回复 引用内容:
p是状态函数，你说此p是系统的压力还是外压？通常外压用pe表示，以资区别。... 理想气体状态方程中p是什么压力，网友回复 引用内容:
理想气体状态方程中p是什么压力，
... p就是系统的压力。网友回复 引用内容:
p是状态函数，你说此p是系统的压力还是外压？通常外压用pe表示，以资区别。... 还有定义H=U＋pv时，p是体积功的p，是不是意味着外压啊，如果H就是U＋pv的形式话，p也就无所谓内压外压了吧网友回复 引用内容:
还有定义H=U＋pv时，p是体积功的p，是不是意味着外压啊，如果H就是U＋pv的形式话，p也就无所谓内压外压了吧
... 涉及状态函数的都是指系统的压力。pV并不是体积功。网友回复 引用内容:
涉及状态函数的都是指系统的压力。pV并不是体积功。... 我不是说pv是体积功，而是说在晗的定义的过程中，把功写为体积功的形式，p是外压，然后一直推，最后定义晗就是U＋pv的形式网友回复 引用内容:
涉及状态函数的都是指系统的压力。pV并不是体积功。... 那你看理想气体
H=U＋pv=U＋nRT=f（T），这个p是？网友回复 引用内容:
那你看理想气体
H=U＋pv=U＋nRT=f（T），这个p是？
... 系统的压力网友回复 引用内容:
系统的压力... 难道晗就是那么一个形式，无所谓内外压？
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第一章&热力学第一定律
作者：佚名&&&&教程来源：本站原创&&&&点击数：2819&&&&更新时间：&&&热&&&&&【字体： 】
(surroundings)
extensive properties
intensive properties
state function
equation of statePV=nRT
heatQQ&0Q&0
workWW&0W&011
W=PdV&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-1
PdVPdVPVVdP
&&&&&&&&&&& W=PdV=0
&&&&&&&&&&&& W==PV2V1
&&&&&&&&&&&& W=PdV=0
AB1.1nmolP1V1P2V2T
W1=PV=PV2V1=P2V2V1
&&& 1.1(a)
PV1VV1=VV1P=P2VV2V2=V2CVW2=PV1+P2V2
W3===nRTln
P1V1W1, W1=PV1V2
P=PV2VP=P1VV1W2=P(V’V2)+P1(V1V)
W3=====nRTln
W3=W&&&& |W3+W3|=0
&&&&&&&& &&(a)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (b)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (c)
&&&&&&&&& &(a)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (b)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (c)
reversible process
1840(Joule)
1Cal=4.184J
1J=0.239Cal
&&& internal energy
u=u2Cu1=QCW&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-2
du=QW&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-3
UΔU1&ΔU2ABAU=U1+-U2&0ABUUdU
& U=f (TV)&
& U=f (TP)&
u=QW=QPdV+W=QV
12QVu& u=QV&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&& 1-4
P1=P2=PP&=
u=QW=QPP2V2+P1V1
QP=(u2+P2V2)(u1+P1V1)=(u+PV)
uPVu+PVenthalpyH
Hu+PV&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&& (1-5)
QP=(u+PV)=H&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&& (1-6)
QPHu=QVH=QPQuHuH
&&& =&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (1-7)
&&& C= &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (1-8)
&&& Cheat capavityJK1（specific heat capacityJK1kgC1molar heat capacityCmJK1molC1
&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-9
&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&& &&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-10
CV?m= f(T)CP?m = f(T)
Cpm=a+bT+CT2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-11
Cpm=a+bT+CTC2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-12
Joule18431.3
1.3 &&& T=0Q=0W=0u=0
&&&&&&&&&&&&&&&&&
du=0dT=0dV0
&&&&&&&&&&&&&
&&& H=u+PVH=u+(PV)u=0PV=PV=0H=0H=f(T)
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-13
1mol1K 1K 1KCPCV
PV=RT &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&& CPmCCVm=R&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-14
R1mol1KCVm=RCPm=RCVm=RCPm=R
&& HuH10uH
u=u1+u2+u3H=H1+H2+H3
1C6 &&&&&&&
JoueCThomson
14BP1P&2H2HeJouleCThomson Effect
Q=0WV1V2W=P1V1+P2V2QWu2Cu1=0(P1V1+P2V2)
&&&&&& u2+P2V2 =u1+P1V1
HP=P2P1T=T2T1dPdTdH=0
&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-18
QPQVQP=HQV=u
H=u+PVQP=QV+PVQPQVPVVHuVHu
&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&H=u+RTn&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-19
n&0H&un=0, H=u
&&& 1840Hess QV=uQP=HuH
1standard heat of formationH
aA+bBgG+hH
1.68KJ65~80%
1standard heat of combustion CCO2(g)HH&2O(l)NN2(g)SSO2(g)PP2O5(g)ClHCl(aq)
&&&&&&&&&&& H=H1
H1298KH2298K
H=(iH)(iH)& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&(1-21)
&&&&&&& AB
ABH=HBHAdTH
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-22
CP&0&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1-23
&&&&&& CP=
CP=a+bT+cT2
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站长QQ: 教师群： 学生群: 浙ICP备号-4第三章 理想气体的性质与过程
第三章 理想气体的性质与过程
一、教学目标
熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式；
正确理解理想气体比热容的概念；熟练掌握核正确应用定值比热容、平均比热容来计算过程热量，以及计算理想气体热力学能、焓和熵的变化；
熟练掌握4种基本过程以及多变过程的初终态基本状态参数p，v，T之间的关系；
熟练掌握4种基本过程以及多变过程系统与外界交换的热量、功量的计算；
能将过程表示在p－v图和T－s图上，并能正确地应用p－v图和T－s图判断过程的特点，即等的正负值。
熟练掌握压气机热力过程的分析方法
牢固掌握并能熟练应用理想气体状态方程、比热容、内能、焓、熵计算式进行热平衡状态点的热力性质计算；
牢固掌握并能熟练应用理想气体热力过程计算公式及热量计算，并能应用p－v图和T－s图分析多变过程及判断等的正负值。
二、教学内容与教学方法
工程热力学的研究内容：
能量转换的基本定律；工质的基本性质与热力过程；热功转换设备、工作原理；化学热力学基础
工程热力系的两大类工质：
1.理想气体。能用简单的式子描述（空气和湿空气等）
2.实际气体。不能用简单的式子描述（水、水蒸汽和空调中的制冷剂等）
§3.1 理想气体状态方程
1.理想气体定义
凡遵循克拉贝龙方程的气体
四种形式的状态方程
质量为m的气体
物质的量为n的气体
Rg与R的区别：
R是通用气体常数，R＝8.3143[kJ/kmol·K]，与气体种类无关
Rg是气体常数，，[kJ/kg·K]，与气体种类有关
计算时注意事项：（绝对压力；绝对温度K；统一单位－最好用国际单位）
计算时注意事项实例：
V=1m3的容器有N2，温度为20 ℃ ，压力表读数1000mmHg，pb=1atm，求N2质量。
2.理想气体模型
（1）分子之间没有作用力；（2）分子本身不占容积
现实中没有理想气体，但是当实际气体p很小，V很大，T不太低时，即处于远离液态的稀薄状态时，可视为理想气体。
§3.2 比热容
计算内能，焓，热量都要用到比热容
1.定义：比热容，1kg物质温度升高1K（或1℃）所需的热量称为比热容。
c是质量比热容，kJ/kg·K或kJ/kg·℃
Cm是摩尔比热容，kJ/kmol·K或kJ/kmol·℃
C’是容积比热容，kJ/Nm3·K或kJ/ Nm3·℃
三者之间的关系
比热容是过程量还是状态量
用的最多的某些特定过程的比热容是定容比热容和定压比热容。
2.定容比热容
任意准静态过程
u是状态量，设，则du是全微分，
所以，因为定容即dv＝0，
3.定压比热容
任意准静态过程
h是状态量，设，
，又dp＝0，所以，即
4. cv和cp的说明
&Ocv和cp，过程已定，可以当作状态量。
&O前面的推导没有用到理想气体性质，和适用于任何气体。
cv的物理意义：v一定，1kg工质升高1K，内能的增加量
cp的物理意义：p一定，1kg工质升高1K，焓的增加量
h，u，s的计算要用cv和cp。
§3.3 理想气体的u、h、s和热容
1.理想气体的内能
1843年焦耳实验，对于理想气体绝热自由膨胀
p减少，v增加，T不变，这里，，所以
，，因为，所以，u与p无关
，，因为，所以，u与v无关
2.理想气体内能的计算
实际气体，，因为理想气体的
，所以理想气体（理想气体的任意过程）
3.理想气体的焓
，理想气体的焓只与温度有关
实际气体，，因为理想气体的
，所以（理想气体的任意过程）
4.理想气体的熵
熵的定义，，可逆过程，所以，理想气体
（理想气体可逆过程）
5.理想气体热容
一般工质和
理想气体，
，（迈耶公式），令（比热比），则，
u、h、s的计算
u、h、s的计算要用cv和cp。理想气体热容的计算方法：按定比热容；按真实比热；按平均比热法计算
1.按定比热计算理想气体热容
分子运动论，1mol理想气体的热力学能（i为分子运动自由度，单原子气体为3，双原子气体为5）
Cv,m[kJ/kmol·K]
Cp,m[kJ/kmol·K]
2. 按真实比热计算理想气体热容
3. 按平均比热法计算理想气体热容
，所以，q＝面积ADEOA－面积ABFOA＝－
例：求O2在100－500平均定压热容
4.理想气体的计算
（理想气体，任意过程）
（2）为真实比热，
（3）为平均比热，
5. 理想气体的计算
（理想气体，任意过程）
（2）为真实比热，
（3）为平均比热，
6. 理想气体的计算
（理想气体，任意过程）
（1）若定比热，
（2）真实比热，取基准温度T0，（实质上是选定基准状态（T0,P0）后状态（T,P0）的熵值）。
§3.5 研究热力学过程的目的与方法
提高热力学过程的热功转换效率
热力学过程受外部条件的影响，主要研究外部条件对热功转换的影响
利用外部条件，合理安排过程，形成最佳循环
对已确定的过程进行热力计算
（1）参数（p，T，v，u，h，s）变化
（2）能量转换关系q，w，wt
（1）抽象分类
（2）可逆过程
4.研究热力学过程的依据
（1）热一律，稳流
（2）理想气体
（3）可逆过程，，
5.研究热力学过程的步骤
（1）确定过程方程——该过程中参数变化关系
（2）根据已知参数及过程方程求未知参量
（3）用T-s图和p-v图表示
§3.6 理想气体的等熵过程
对于理想气体的可逆绝热过程，ds＝0（等熵）
说明：（1）不能说绝热过程就是等熵过程，必须是绝热可逆过程才是等熵过程。
（2）不仅△s＝0，ds＝0，而且s处处相等
1.理想气体等熵的过程方程
ds＝0，，，，若，所以，即
条件：（1）理想气体；（2）可逆过程；（3）
2.理想气体等熵过程的计算
内能变化；；
3.理想气体等熵过程的计算
技术功，因为，则
，，热量q＝0
§3.7 理想气体热力过程的综合分析
1.理想气体的多变过程
，n是常量，每一过程有一n值
是定熵过程；；
2.理想气体定n的的计算
3.多变过程与基本过程的关系
（1）当n＝0时，，p＝C；，定压
（2）当n＝1时，（），T＝C；；定温
（3）当n＝γ时，，s＝C；，等熵
（4）当n＝∞时，，v＝C；，定容
所以基本过程是多变过程的特例
4.理想气体基本过程的计算
基本过程的计算是我们的基础，要非常清楚，非常熟悉。
基本要求：拿来就会算
参见书上表4－1公式汇总
5.应用p-v图与T-s图分析理想气体的多变过程
（1） p-v图与T-s图上多变过程线的分布规律
从同一个初态出发，在p-v图与T-s图上画出四种典型热力过程的过程线，其相对位置如图3-3所示。通过比较过程线的斜率，可以说明分布规律。
p-v图上，多变过程线的斜率为
如果从同一初态出发，其p/v值相同，过程线的斜率随n值而变，因而可得到不同的过程线，例如：
,即定压线为一水平线
，即定温线为一斜率为负的双曲线
，即定熵线为双曲线。相同状态下，定熵线斜率的绝对值大于定温线的，因而在p-v图上定熵线比定温线更陡；
，即定容线为一垂直线。
此外，由式（3-40）还可得出，当n&0时，，dp与dv同号，过程线分布在图3-3所示的I、III象限内，n的变化范围为-∞0；当n≥0时，，过程线分布在Ⅱ、Ⅳ象限内，n的变化范围为。综合起来，p-v图上过程线的分布规律为，从定容线出发，n由，按顺时针方向递增。
T-s图上，过程线的斜率可根据得出，即
过程线的斜率同样随n而变，例如
，即定压线为一斜率为正的对数曲线；
，即定温线为一水平线；
，即定熵线为一垂直线
，即定容线为一斜率为正的对数曲线。
相同温度下，由于，因而定容线斜率比定压线的大，在T-s图上定容线比定压线更陡。
T-s图上，从定容线开始，过程线的多变指数n也是按顺时针方向递增。
（2）过程中正负的判断
&O,在p-v图和T-s图上的变化趋势
&O,在p-v图和T-s图上的变化趋势
&O在p-v图和T-s图上的变化趋势
&Ou,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势
6.课堂练习
（1）压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？
（2）膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？
（3）膨胀、升温、吸热的过程，终态在哪个区域？
§3.8 活塞式压气机的压缩过程分析
1.压气机的作用
生活中：自行车打气
工业上：锅炉鼓风、出口引风、燃气轮机、制冷空调等
形式结构：活塞式（往复式），轴流式，离心式
压力范围：通风机Mpa；鼓风机Mpa；压缩机
2.活塞式压气机的压气过程
目的：研究耗功，越少越好
指什么功？技术功wt
理论压气功（可逆过程）
3.可能的压气过程
（1）特别快，来不及换热；等熵过程，
（2）特别慢，热全部散走；等温过程，
（3）实际压气过程是n；
4.三种压气过程的参数关系及功的计算
定温压缩：
绝热压缩：
多变压缩：
定温压缩的技术功最小，具有重要启示
5.两级压缩中间冷却
有一个最佳增压比
最佳增压比的推导
，预求w分级最小值，
，即，最佳增压比
可证明若m级，则
6.活塞式压气机的余隙影响
1.余隙容积：避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙。
1－2是压缩过程；2－3是排气过程，状态未变；3－4是残留气体膨胀；4－1是进新气，状态未变
活塞排量；有效吸气容积；（m新气量，产气量）
2.余隙容积Vc对理论压气功的影响
＝面积12341＝面积12561－面积43564，设1－2和4－3两过程n相同
，因为，所以
，上式说明余隙对单位产气量耗功不影响
2.余隙容积Vc对产气量的影响
定义容积效率，
称为余隙比，工程上一般0.03～0.08
讨论：（1）；
求：（1）有余隙时的排气量和耗功
&& （2）无余隙时的排气量和耗功
解：（1）有效容积
解：（2）无余隙时的排气量和耗功
§3.8 小结
1、什么样的气体是理想气体？
2、理想气体状态方程的正确使用。
3、理想气体比热、内能、焓的的特点和计算。
4、理想气体各种可逆过程的特性，参数变化，功，热的计算。
5、p-v图，T-s图上的表示。
6、压气机热力过程的分析方法。
三、习题讨论课
1.任何定温过程都有Du=0,
Dh=0？理气？
对于实际气体，热力学能是比体积和温度的函数
2.绝热过程，温度都不变？温度一定变？
3.从同一初态，分别经等温、等熵、n＝1.2的过程，到达同一终态是否可能？
4.一封闭系经某可逆吸热对外作功，问能否用一可逆绝热过程使系统回到初态？
5.在u－v图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程，可逆定压加热过程，可逆定温加热过程和可逆绝热加热过程。
6.在T－s图上，如何将理想气体任意两状态间的内能变化和焓的变化表示出来。
7.将满足下列要求的多变过程表示在p－v图和T－s图上（工质为空气）
（1）工质又升压、又升温、又放热
（2）工质又膨胀、又降温、又放热
（3）n＝1.6的膨胀过程，判断的正负
（4）n＝1.3的压缩过程，判断的正负
8.对于定温压缩的压气机，是否采用多级压缩？为什么?
9.两端封闭而且具有绝热壁的气缸，被可移动的、无摩擦的、绝热的活塞分为体积相同的AB两部分，其中各装有1kg理想空气。开始时活塞两边的压力、温度都相等，分别为0.2Mpa，20℃ ，现通过A腔气体内的一个加热线圈，对A腔气体缓慢加热，则活塞向右缓慢移动，直至Mpa时，求：
（1）A，B腔内气体的终态容积各是多少？
（2）A，B腔内气体的终态温度各是多少？
（3）过程终供给A腔气体的热量是多少？
（4）A，B腔内气体的熵变各是多少？
（5）整个气体组成的熵变是多少？
（6）在pv图、Ts图上，表示出A，B腔内气体经历的过程。已知气体的比热容为定值。
10. 空气在活塞式气机中被压缩，初容积为V1＝0.052m3，p1＝0.1Mpa，t1＝40℃，可逆多变压缩到p2＝0.565Mpa，V2＝0.013m3，然后排至储气罐。求多变过程的多变指数n，压缩终温t2，气体压缩时与外界交换的功量和热量，以及压缩过程中气体内能、焓和熵的变化。
解：缸内定量的气体被压缩，取为闭口系，在图3－4中为1－2的可逆压缩过程。
压缩空气的质量为
根据多变过程方程式，对定量气体可写成
由上式求得多变指数为
压缩过程中内能、焓、熵的变化量
=0.058×0.717×(442-313)=5.36kJ
=0.058×1.004×(442-313)=7.51kJ
=－0.0087kJ/K
气体与外界交换的热量
式中热量为负，说明气体压缩时放出热量，其熵变化量为负。
气体与外界交换的膨胀功
式中功量为负，说明气体压缩消耗外功。
若讨论压气机整个工作过程，则应把吸气过程4－1，压缩过程1－2和排气过程2－3包括在内，而把压气机取作开口系。
压气机的技术功
式中功量为负，说明压气机消耗外功压缩气体。
四、布置作业
P38：3－8，3－14；
P114：4－4，4－6
P115：4－11，4－19