簡介:理論力學,,PAG2,第七章點的合成運動,本章所分析的點的合成運動,包括運動中某一瞬時點的速度合成和加速度合成的規(guī)律。,復雜運動研究物體相對于不同參考系的運動,分析物體相對于不同參考系運動之間的關(guān)系,也稱為合成運動。,PAG3,,,,,相對運動牽連運動絕對運動,點的速度合成定理,小結(jié),點的加速度合成定理,第七章點的合成運動,PAG4,,點的運動對于不同的參考系是不同的,對地面上的觀察者,M點的軌跡是旋輪線,對汽車上的觀察者,M點的軌跡是一個圓,§71相對運動牽連運動絕對運動,⑴沿直線軌道滾動的車輪,其輪緣上點M的運動,,,PAG5,一個點、兩個坐標系、三種運動,§71相對運動牽連運動絕對運動,動點所研究的點,定系OXYZ固定在地球上的坐標系,動系OXYZ固定在相對于地球運動的參考體上的坐標系,動點、動系不能選在同一物體上,,PAG6,合成運動相對某一參考體的運動可由相對于其它參考體的幾個運動組合而成的運動。,點M相對于定系做旋輪線運動,點M相對于動系做簡單的圓周運動,點M的運動可以看成動點相對于動系的圓周運動和動系相對于定系的平動兩個簡單運動的合成。,汽車相對于定系做簡單的平移,車輪上的M點,在地面上,在汽車上,§71相對運動牽連運動絕對運動,動點,定系,動系,PAG7,2圖示車床在工作時,車刀刀尖M,,相對于旋轉(zhuǎn)的工件,相對于地面,直線運動,在圓柱面螺旋運動,§71相對運動牽連運動絕對運動,PAG8,3圖示橋式吊車,卷揚小車A邊垂直起吊重物邊行走。,重物作曲線運動,隨小車一起運動的觀察者,重物在垂直方向作直線運動,地面觀察者,,,§71相對運動牽連運動絕對運動,PAG9,一個動點兩個坐標系三種運動。,絕對運動動點相對于定系的運動,相對運動動點相對于動系的運動,牽連運動動系相對于定系的運動,點的運動,剛體的運動,,直線運動,曲線運動,點的運動,圓周運動,剛體的運動,平移轉(zhuǎn)動平面運動自由運動,,,§71相對運動牽連運動絕對運動,PAG10,旋輪線運動,圓周運動,平移,§71相對運動牽連運動絕對運動,動點車輪上的M點定系在地面上;動系在汽車上,絕對運動,相對運動,牽連運動,PAG11,4回轉(zhuǎn)儀的運動分析,動點M點動系框架CAD,相對運動圓周運動,牽連運動定軸轉(zhuǎn)動,絕對運動空間曲線運動,§71相對運動牽連運動絕對運動,PAG12,圓周運動,直線運動,平移,§71相對運動牽連運動絕對運動,動點,絕對運動,相對運動,牽連運動,動系,OA桿上的A點,在BCD上,動點,動系,絕對運動,相對運動,牽連運動,OA桿上的A點,在O2B上,直線運動,轉(zhuǎn)動,,,,圓周運動,,,PAG13,直線運動,曲線運動,轉(zhuǎn)動,§71相對運動牽連運動絕對運動,動點,絕對運動,相對運動,牽連運動,動系,AB桿上的A點,在凸輪上,動點,動系,絕對運動,相對運動,牽連運動,圓盤上的C點,在ABD上,直線運動,平移,圓周運動,,,,PAG14,絕對速度加速度,動點的三種速度(加速度),動點相對于定系的運動速度加速度,相對速度加速度,動點相對于動系的運動速度加速度,牽連速度加速度,某瞬時,動系上與動點重合的點的速度加速度,§71相對運動牽連運動絕對運動,PAG15,絕對速度方向,相對速度方向,牽連速度方向,豎直方向,軌跡的切線方向,水平方向,A,O,,,,,,§71相對運動牽連運動絕對運動,動點AB桿上的A點動系在凸輪上絕對運動直線運動相對運動曲線運動牽連運動轉(zhuǎn)動,大小,PAG16,曲線運動,直線運動,轉(zhuǎn)動,§71相對運動牽連運動絕對運動,動點,絕對運動,相對運動,牽連運動,動系,環(huán)上的A點,在OB桿上,,,絕對速度方向,相對速度方向,牽連速度方向,未知,沿著桿,垂直于桿,大小,PAG17,下面研究點的絕對速度、牽連速度和相對速度的關(guān)系。,如圖,由圖中矢量關(guān)系可得,將上式兩端同除,并令,取極限,得,由速度的定義,§72點的速度合成定理,PAG18,于是可得,即動點在某一瞬時的絕對速度等于它在該瞬時的牽連速度與相對速度的矢量和。這就是點的速度合成定理。,§72點的速度合成定理,PAG19,M1,,,,M1動系上與M重合的一點,固定坐標系OXYZ,動坐標系OXYZ,§72點的速度合成定理,M點的絕對矢徑,M點的相對矢徑,動系原點O的矢徑,PAG20,,(動系上的點M1相對于動系不動,為常矢量),(相對于動系為常矢量),§72點的速度合成定理,PAG21,§72點的速度合成定理,點的速度合成定理動點在某瞬時的絕對速度等于它在該瞬時的牽連速度與相對速度的矢量和,大小,方向,動點的絕對速度由牽連速度與相對速度構(gòu)成的速度平行四邊形的對角線決定。,必須要知道六個量中的四個,,PAG22,例71無風下雨天,車以速度前進,雨點在車窗上的痕跡與豎直方向成Θ角。求雨點相對于地面的速度。,,,,,,,,,,大小方向,√,√√,√,⑶由速度合成定理,作速度平行四邊形,解⑴取雨點為動點,動系在車上,⑵研究三種運動,絕對運動,相對運動,牽連運動,直線運動,直線運動,平移,§72點的速度合成定理,PAG23,例72急回機構(gòu)的曲柄OA以勻角速度Ω繞固定軸O轉(zhuǎn)動,滑塊在搖桿O1B上滑動并帶動搖桿繞固定軸O1擺動。OAR,OO1L,求當曲柄在水平位置時搖桿的角速度Ω1。,,,,,O,A,B,O1,,,,,,動點,動系,絕對運動,相對運動,牽連運動,曲柄端點A,在搖桿O1B上,沿O1B的直線運動,搖桿繞O1軸的轉(zhuǎn)動,以點O為圓心的圓周運動,絕對速度,相對速度,牽連速度,豎直方向,方向線已知,方向線己知,,,,§72點的速度合成定理,PAG24,,,,O,A,B,O1,,,,,,,,,,大小方向,√√,√,√,,⑶由速度合成定理,作速度平行四邊形,解⑴取曲柄O1A上的A點為動點,動系在O1B上,⑵研究三種運動,絕對運動圓周運動,相對運動直線運動,牽連運動轉(zhuǎn)動,,§72點的速度合成定理,PAG25,§72點的速度合成定理,PAG26,§72點的速度合成定理,PAG27,牽連運動是凸輪的定軸轉(zhuǎn)動,例73如圖所示,半徑為R偏心距為E的凸輪,以角速度Ω繞O軸轉(zhuǎn)動,桿AB能在滑槽中上下平移,桿的端點A始終與凸輪接觸,且OAB成一直線。求圖示位置桿AB的速度。,解桿AB作平移,各點速度相同,求出其上A的速度即可。1選取桿AB的端點A為動點。,,動參考系隨凸輪一起繞O軸轉(zhuǎn)動。,,2點A的絕對運動是直線運動,相對運動凸輪中心C為圓心的圓周運動,,§72點的速度合成定理,PAG28,,,絕對速度方向沿AB,相對速度方向沿凸輪圓周的切線,,牽連速度凸輪上與桿端A點重合點的速度。,,,,3速度合成定理,大小方向,√,√√√,,,,應注意先畫已知量,然后根據(jù)速度定理確定其它未知量的方向,§72點的速度合成定理,PAG29,大小√方向√√√,4速度計算牽連速度,A點絕對速度,方向如圖,§72點的速度合成定理,PAG30,§72點的速度合成定理,PAG31,§72點的速度合成定理,PAG32,求礦砂相對于傳送帶B的速度。,例74礦砂從傳送帶A落入到另一傳送帶B上,如圖所示。站在地面上觀察礦砂下落的速度為,方向與鉛直線成300角。已知傳送帶B水平傳動速度。,§72點的速度合成定理,PAG33,解1、動點礦砂M。動系傳送帶B,PAG34,例75A船由北向南,以速度前進,B船由西北向東南,以速度前進。求在A船上看B船的速度。,大小方向,√√,√√,,解⑴取B船為動點,動系在A船上,⑵研究三種運動,絕對運動,相對運動,牽連運動,⑶由速度合成定理,作速度平行四邊形,,,,由西南向東北,,直線運動,平移,§72點的速度合成定理,PAG35,,例76直角曲桿OAB以勻角速度Ω繞O軸轉(zhuǎn)動,通過套筒C推動與套筒光滑鉸接的CD桿沿鉛直方向運動。OAL,求圖示位置D點的速度。,,,O,A,B,,,,,,C,D,大小方向,√,√√,√,解⑴取CD桿上的C點為動點,動系在OAB上,⑵研究三種運動,絕對運動,相對運動,牽連運動,⑶由速度合成定理,作速度平行四邊形,,,,,直線運動,直線運動,轉(zhuǎn)動,,§72點的速度合成定理,PAG36,例77圓盤半徑為R,以角速度Ω1繞水平軸CD轉(zhuǎn)動,支承CD的框架又以角速度Ω2繞鉛直的AB軸轉(zhuǎn)動,如圖所示。圓盤垂直于CD,圓心在CD與AB的交點O處。,求當連線OM在水平位置時,圓盤邊緣上的點M的絕對速度。,PAG37,解1、動點M點。動系框架BACD,PAG38,點的速度合成分析計算步驟1選擇一個動點,二個動坐標系2分析三種運動(絕對運動,相對運動,牽連運動),速度分析。3速度合成定理建立動點速度的關(guān)系4計算速度,§72點的速度合成定理,PAG39,動系OXYZ以角速度ΩE繞Z軸轉(zhuǎn)動,§73點的加速度合成定理,,,,一、泊松公式,PAG40,,,,§73點的加速度合成定理,,二、加速度合成定理,點M1相對于動系不動,為常數(shù),相對于動系為常矢量,PAG41,,,點的加速度合成定理動點在某瞬時的絕對加速度等于它在該瞬時的牽連加速度、相對加速度與科氏加速度的矢量和。,§73點的加速度合成定理,,,科氏加速度,PAG42,,大小,按右手法則確定,方向,指向,垂直于和,工程常見平面機構(gòu),和垂直,把按的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)就是的方向,,,,,當牽連運動為平移時,§73點的加速度合成定理,PAG43,科氏加速度存在實例,§73點的加速度合成定理,,向西,即指向左側(cè),有向西的加速度,河水受到東岸對水的向西的作用力。,根據(jù)作用與反作用定律,河水對東岸有作用力,北半球的江河,其東岸都受有較明顯的沖刷。,北半球的江河,當河水向北流動時,其東岸比西岸受的沖刷更明顯。,河水的科氏加速度方向,PAG44,例76直角曲桿OAB以勻角速度Ω繞O軸轉(zhuǎn)動,通過套筒C推動與套筒光滑鉸接的CD桿沿鉛直方向運動。OAL,求圖示位置D點的速度和加速度。,大小方向,√,√√,√,解⑴取CD桿上C點為動點,動系在OAB上,⑵研究三種運動,絕對運動,相對運動,牽連運動,⑶由速度合成定理,作速度平行四邊形,,直線運動,直線運動,轉(zhuǎn)動,,,,,,§73點的加速度合成定理,PAG45,大小方向,√,√√,√,⑷牽連運動為轉(zhuǎn)動,由加速度合成定理得,√√,向X軸投影得,§73點的加速度合成定理,例76直角曲桿OAB以勻角速度Ω繞O軸轉(zhuǎn)動,通過套筒C推動與套筒光滑鉸接的CD桿沿鉛直方向運動。OAL,求圖示位置D點的速度和加速度。,,,,,,,,PAG46,例77半徑為R的圓輪以勻角速度Ω繞固定軸O轉(zhuǎn)動,偏心距OCE,ABD可在滑槽內(nèi)上下滑動。求圖示位置D點的加速度,解⑴取輪心C為動點,動系在ABD上,⑵研究三種運動,絕對運動圓周運動,相對運動直線運動,牽連運動平移,,O,,D,,A,B,,,,,,C,,,大小方向,√√,√,⑶牽連運動為平移,由加速度合成定理得,√,,§73點的加速度合成定理,PAG47,大小方向,√√,√,√,⑶由速度合成定理作速度平行四邊形,解⑴取曲柄OA上的A點為動點,動系在O1B上,⑵研究三種運動,絕對運動圓周運動,相對運動直線運動,牽連運動定軸轉(zhuǎn)動,,,,,O,A,B,O1,,,,,,,,,,,§73點的加速度合成定理,例78急回機構(gòu)的曲柄OA以勻角速度Ω繞固定軸O轉(zhuǎn)動,滑塊在搖桿O1B上滑動并帶動搖桿繞固定軸O1擺動。OAR,OO1L,求當曲柄在水平位置時搖桿的角速度和角加速度。,PAG48,大小方向,√√,√√,√,√,√√,§73點的加速度合成定理,例78急回機構(gòu)的曲柄OA以勻角速度Ω繞固定軸O轉(zhuǎn)動,滑塊在搖桿O1B上滑動并帶動搖桿繞固定軸O1擺動。OAR,OO1L,求當曲柄在水平位置時搖桿的角速度和角加速度。,,,,,O,A,B,O1,,,,,,,,,,,,,,,,⑷牽連運動為轉(zhuǎn)動,由加速度合成定理得,PAG49,大小方向,√√,√√,√,√,√√,§73點的加速度合成定理,例78急回機構(gòu)的曲柄OA以勻角速度Ω繞固定軸O轉(zhuǎn)動,滑塊在搖桿O1B上滑動并帶動搖桿繞固定軸O1擺動。OAR,OO1L,求當曲柄在水平位置時搖桿的角速度和角加速度。,,,,,O,A,B,O1,,,,,,,,,,,,,,,,⑷牽連運動為轉(zhuǎn)動,由加速度合成定理得,向Y軸投影得,,PAG50,例79曲柄滑塊導桿機的曲柄OA以勻角速度Ω繞軸O轉(zhuǎn)動,鉸接在曲柄A端的滑塊在鉛直槽DE內(nèi)上下滑動,并帶動丁字桿沿水平方向往復平移。OAR,求圖示位置BC的速度和加速度。,解⑴取曲柄OA上的A點為動點,動系在丁字桿上,⑵研究三種運動,,,,D,E,B,C,O,,,,,,A,絕對運動,相對運動,牽連運動,圓周運動,直線運動,平移,,,,,大小方向,√√,√,√,⑶由速度合成定理,作速度平行四邊形,§73點的加速度合成定理,,PAG51,PAG52,,,,D,E,B,C,O,,,,,,A,大小方向,√√,√,⑷牽連運動為平移,由加速度合成定理得,√,,,,,§73點的加速度合成定理,PAG53,PAG54,例710圖示平面機構(gòu)的曲柄OAR,以勻角速度ΩO轉(zhuǎn)動。套筒A沿BC桿滑動。BCDE,且BDCEL,求圖示位置,桿BD的角速度和角加速度。,解⑴取曲柄OA上的A為動點,動系在BC桿上,⑵研究三種運動,絕對運動,相對運動,牽連運動,圓周運動,直線運動,平移,⑶由速度合成定理,作速度平行四邊形,大小方向,√√,√,√,,,,,,,,,C,A,O,,,,B,D,E,,,,,,§73點的加速度合成定理,,,PAG55,大小方向,√√,√√,√,√,向Y軸投影得,,,,,,,,,C,A,O,,,,B,D,E,,,,,,⑷牽連運動為平移,由加速度合成定理得,,§73點的加速度合成定理,,,PAG56,例711偏心輪搖桿機構(gòu)的搖桿O1A借助彈簧壓在半徑為R的偏心輪C上,輪C繞軸O往復擺動,帶動搖桿繞軸O1擺動。圖示位置,輪C角速度為Ω,Α0。求此時搖桿的Ω1和Α1。,解⑴取輪心C為動點,動系在搖桿上,⑵研究三種運動,絕對運動,相對運動,牽連運動,圓周運動,直線運動,定軸轉(zhuǎn)動,,,,⑶由速度合成定理作速度平行四邊形,大小方向,√√,√,√,§73點的加速度合成定理,,PAG57,大小方向,√√,√√,√,√,√√,向Y軸投影得,§73點的加速度合成定理,,C,O1,,,,A,,O,,,,,X,Y,,,,,,例711偏心輪搖桿機構(gòu)的搖桿O1A借助彈簧壓在半徑為R的偏心輪C上,輪C繞軸O往復擺動,帶動搖桿繞軸O1擺動。圖示位置,輪C角速度為Ω,Α0。求此時搖桿的Ω1和Α1。,⑷牽連運動為轉(zhuǎn)動,由加速度合成定理得,PAG58,,,O,,,,,O,哪點有科氏加速度,,A點,B點,§73點的加速度合成定理,PAG59,【小結(jié)】,動點、動系不能選在同一物體上,動點所研究的點,定系固定在地面上的坐標系OXYZ,動系固定在相對于地面運動的參考體上的坐標系OXYZ,絕對運動動點相對于定系的運動,相對運動動點相對于動系的運動,牽連運動動系相對于定系的運動,點的運動,剛體的運動,,圓周運動直線運動曲線運動,,平行移動定軸轉(zhuǎn)動平面運動自由運動,,PAG60,點的速度合成定理動點在某瞬時的絕對速度等于它在該瞬時的牽連速度與相對速度的矢量和,【小結(jié)】,絕對速度加速度動點相對于定系的速度加速度,相對速度加速度動點相對于動系的速度加速度,牽連速度加速度某瞬時,動系上與動點重合的點牽連點的速度加速度,PAG61,【小結(jié)】,動點、動系不能選在同一物體上,動點所研究的點,定系固定在地面上的坐標系OXYZ,動系固定在相對于地面運動的參考體上的坐標系OXYZ,絕對運動動點相對于定系的運動,相對運動動點相對于動系的運動,牽連運動動系相對于定系的運動,點的運動,剛體的運動,,絕對速度加速度動點相對于定系的,相對速度加速度動點相對于動系的,牽連速度加速度某瞬時,動系上與動點重合的點的,PAG62,點的速度合成定理動點在某瞬時的絕對速度等于它在該瞬時的牽連速度與相對速度的矢量和,大小,方向,動點的絕對速度由牽連速度與相對速度構(gòu)成的速度平行四邊形的對角線決定。,必須要知道六個量中的四個,,【小結(jié)】,PAG63,點的加速度合成定理動點在某瞬時的絕對加速度等于它在該瞬時的牽連加速度、相對加速度與科氏加速度的矢量和。,【小結(jié)】,大小,方向,PAG64,【小結(jié)】,當牽連運動為轉(zhuǎn)動時,,大小,按右手法則確定,方向,指向,垂直于和,工程常見平面機構(gòu),和垂直,把按的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)就是的方向,,,,,PAG65,,本章結(jié)束,作業(yè)77,9,17,20,25,26,
下載積分: 4 賞幣
上傳時間:2024-01-07
頁數(shù): 65
大小: 4.15(MB)
子文件數(shù):
簡介:工程熱力學培訓課件,,制作,0、緒論1、基本概念2、熱力學第一定律3、熱力學第二定律4、理想氣體5、水蒸氣和濕空氣6、噴管內(nèi)的氣體流動7、壓氣機的熱力過程8、燃氣動力循環(huán)簡介9、蒸汽動力循環(huán)10、制冷循環(huán)簡介,目錄,課件目錄,緒論,01熱能及其利用02工程熱力學發(fā)展簡史03工程熱力學的主要內(nèi)容,能源是人類社會不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)之一,人類的歷史與其開發(fā)利用能源的廣度和深度密切相連。兩種基本形式直接利用和間接利用。,§01熱能及其利用,熱力工程的發(fā)展歷程簡介大氣機、蒸氣機及其改進(瓦特)、內(nèi)燃機、燃氣輪機等。熱力學的發(fā)展歷史熱素說和熱動說之爭牛頓、本杰明湯姆遜、戴維;熱力學第一定律的發(fā)現(xiàn)(卡諾、邁耶能量轉(zhuǎn)換、焦耳實驗、朗肯熱功等當、亥姆霍茲之綜述等);熱力學第二定律的提出(卡諾、克勞修斯、開爾文等);克勞修斯的貢獻及其熱寂說的提出;能斯特及熱力學第三定律;凱南的有效能提出等。幾個重要的科學家(卡諾、焦耳、瓦特、開爾文等)。,§02工程熱力學發(fā)展簡史,工程熱力學的研究對象主要是能量轉(zhuǎn)換,特別是熱能轉(zhuǎn)化成機械能的規(guī)律和方法,以及提高轉(zhuǎn)化效率的途徑,以提高能源利用的經(jīng)濟性。主要內(nèi)容包括1、基本概念與基本定律;2、過程和循環(huán)的分析研究及計算方法;3、常用工質(zhì)的性質(zhì);4、化學熱力學方面的有關(guān)內(nèi)容。研究方法宏觀(經(jīng)典)和微觀(統(tǒng)計),§03主要內(nèi)容,熱力學第零定律假如兩物體的溫度都等于另外第三個物體,那么這三個物體擁有相同的溫度。熱力學第一定律熱是能的一種,機械能變成熱能,或熱能變成機械能的時候他們間的比值是一定的。熱力學第二定律(1)克勞修斯說法熱不能自發(fā)的、不付代價的從低溫物體傳至高溫物體。(2)開爾文說法不可能制造出從單一熱源吸熱、使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動機。熱力學第三定律絕對零度不可達。,熱力學四定律,1基本概念,11本課涉及的幾種熱能轉(zhuǎn)換移過程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),課件目錄,,熱能動力裝置從燃料燃燒中獲得熱能,并利用熱能得到動力的整套設(shè)備。分為蒸汽動力及燃氣動力兩類裝置。工作過程可概括成右圖。制冷裝置利用動力實現(xiàn)熱能逆向傳遞的整套裝置。工作過程也可簡化成右圖,但箭頭反向。,§11幾種熱能轉(zhuǎn)換移方式簡介,,熱能動力裝置工作示意圖,(1)圖12內(nèi)燃機裝置示意簡圖,(2)蒸汽動力裝置簡圖,引入系統(tǒng)、工質(zhì)、熱源、循環(huán)。,(3)燃氣輪機裝置簡圖,燃氣輪機裝置,實物圖片,(4)壓縮蒸汽制冷裝置簡圖,熱力系統(tǒng)分割出來作為熱力學分析對象的有限物質(zhì)系統(tǒng)。外界系統(tǒng)周圍物質(zhì)的統(tǒng)稱(熱源、物質(zhì)源)。,§12熱力系統(tǒng),系統(tǒng)和邊界,閉口系統(tǒng)與外界有能量交換而無物質(zhì)交換,又稱控制質(zhì)量。開口系統(tǒng)與外界既有能量又有物質(zhì)的交換,又稱控制體積。絕熱系統(tǒng)與外界無熱量交換。孤立系統(tǒng)與外界無能量交換又無物質(zhì)交換,一切作用發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部。,熱力系統(tǒng)的分類,常用的狀態(tài)參數(shù)有壓力P,溫度T,體積V,熱力學能內(nèi)能U,焓H,熵S等。這里主要講解壓力P,溫度T,體積V(比容V和密度Ρ)等。一、溫度一般國際上常用到的溫度計量標準有四種,,攝氏CELSIUS溫標;華氏FAHARENHEIT溫標;開爾文(KELVIN)溫標(熱力學(絕對)溫標);朗肯RANKINE溫標。,§13工質(zhì)的熱力學狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù),“哥倫比亞”號航天飛機的機身左側(cè)溫度在5分鐘內(nèi)上升了60華氏度(約156攝氏度)。(羊城晚報200323),攝氏溫標和熱力學(開爾文)溫標間的關(guān)系華氏溫標與攝氏溫標的轉(zhuǎn)化關(guān)系朗肯溫標是英制的熱力學(絕對)溫標,它和開爾文溫標之間有如下關(guān)系,,(11),(12),(13),二、壓力壓力的宏觀定義及其微觀解釋(略)。壓力計量一般有三種標準絕對壓力(P)以絕對真空為起點的壓力值。表壓力(PE)指絕對壓力大于大氣壓力時二者的差值。真空度(PV)指大氣壓力大于絕對壓力時二者的差值。,(A),(B),(14),(15),三、比體積及密度比體積(又稱比容,V)單位質(zhì)量物質(zhì)的體積。密度(Ρ)單位體積物質(zhì)的質(zhì)量。即顯然二者互為倒數(shù)。注意區(qū)分強度量和廣延量。,一、平衡狀態(tài)不受外界影響時,參數(shù)始終保持不變的系統(tǒng)狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)強調(diào)時間上穩(wěn)定不變。平衡狀態(tài)屬于穩(wěn)定狀態(tài),但要求“內(nèi)外平衡”。均勻狀態(tài)強調(diào)空間各點的參數(shù)值相同。注意(1)本課一般把處于平衡狀態(tài)的單相物系當作是均勻的,即此時系統(tǒng)同時處于平衡狀態(tài)和均勻狀態(tài)。(2)簡單可壓縮熱力系統(tǒng)是本課主要研究的熱力系統(tǒng),對于這類系統(tǒng)而言,兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)可確定一個狀態(tài),其他狀態(tài)參數(shù)都只是這兩個獨立狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)。(3)簡單可壓縮熱力系統(tǒng)的兩個狀態(tài)之間,如果有兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)對應相等,則可斷定這兩個狀態(tài)相同。,§14平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標圖,二、狀態(tài)方程式指簡單可壓縮熱力系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),各部分具有相同的參數(shù),并服從一定關(guān)系的關(guān)系式。即或,,(16),(17),三、狀態(tài)參數(shù)坐標圖指由熱力狀態(tài)參數(shù)所組成的坐標圖。熱力系每一平衡狀態(tài)總可在由任意兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)所組成的平面坐標圖上的一點來表示。常用的有壓容圖和溫熵圖等。如下圖18,一、準平衡過程(準靜態(tài)過程)要點1、弛豫時間(系統(tǒng)從平衡破壞到恢復的時間)相對很短;2、平衡的破壞程度要相對很?。?、外界對系統(tǒng)的熱和力的刺激趨近于零(△P→0;△T→0)。,§15工質(zhì)的狀態(tài)變化過程,二、可逆過程與不可逆過程可逆過程系統(tǒng)可能沿相同路徑回復原狀,相互作用所涉及到的外界也回復原狀,不留下任何改變。不可逆過程不滿足以上要點的任何一項過程。三、有關(guān)準平衡過程和可逆過程的爭論都是實際過程的理想化,二者是否異同存在不同看法1、可逆過程是條件要求更為苛刻的理想化過程,是沒有能量耗散的準平衡過程,是一切實際過程的理想極限。準平衡過程只是可逆過程成立的前提條件??赡孢^程一定是準平衡過程,反之未必成立。,,2、可逆過程和準平衡過程是相同的,表述方式不同,本質(zhì)一樣有能量耗散時,準平衡過程也不可能成立。當熱力過程滿足準平衡過程的條件時,它必然沒有能量耗散,此時可逆過程的成立條件也已經(jīng)滿足。3、可逆過程可以在熱力學狀態(tài)參數(shù)坐標圖用一條實線表示,這是基本公認的。但準平衡過程是否也可以在熱力學狀態(tài)參數(shù)坐標圖用一條實線表示,這是有所爭議的。,一、功的熱力學定義功是熱力系統(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。約定系統(tǒng)對外界作功為正,外界對系統(tǒng)作功為負。二、可逆過程的功功的數(shù)值不僅決定于工質(zhì)的初態(tài)和終態(tài),而且還和過程的中間的途徑有關(guān),是過程量。對于可逆過程有可逆過程可用功,,§16過程功和熱量,(18),(19),功W如何在PV圖上表示,三、過程熱量系統(tǒng)和外界之間僅由于溫度不同而傳遞的能量。體系吸熱,熱量為正;反之,為負。系統(tǒng)在可逆過程中與外界的換熱量可用下式計算,(111),(110),注意區(qū)分狀態(tài)參數(shù)和過程量。,一、循環(huán)概說經(jīng)濟性指標得到的收獲/花費的代價。在參數(shù)坐標圖上表現(xiàn)為一閉合的曲線。二、正向循環(huán)即熱動力循環(huán),總的效果表現(xiàn)為熱能轉(zhuǎn)化為機械能,向外界提供動力。在參數(shù)坐標圖上循環(huán)沿曲線順時針方向進行的。評價指標是循環(huán)的熱效率,即,§17熱力循環(huán),(112),三、逆向循環(huán)主要應用于制冷循環(huán)裝置和熱泵,分別稱為制冷循環(huán)和熱泵循環(huán),相應的評價指標分別為制冷系數(shù)和熱泵系數(shù)(也稱供熱系數(shù))。總的效果表現(xiàn)為耗費機械能(轉(zhuǎn)化為熱能),使熱能由低溫熱源傳向高溫熱源。在參數(shù)坐標圖上循環(huán)沿曲線逆時針方向進行的。制冷系數(shù)熱泵系數(shù),(114),(113),21第一定律的實質(zhì)熱力學能和總能22能量的傳遞和轉(zhuǎn)化24焓25熱力學第一定律的基本能量方程式26開口系統(tǒng)能量方程式27能量方程式的應用,2、熱力學第一定律,課件目錄,,實質(zhì)能量守衡定律在熱力學的表述。熱工當量的發(fā)現(xiàn)具有重要歷史意義,但由于其值現(xiàn)在已經(jīng)變?yōu)?,所以它很少用到了。,§21第一定律的實質(zhì)熱力學能和總能,一、熱力學能熱力學能包括內(nèi)動能、內(nèi)位能,甚或包括化學能、核能和電磁能等。本課所講的熱力學能主要包括內(nèi)動能和內(nèi)位能,用UU表示,單位是焦耳JJ/KG。熱力學能是個狀態(tài)參數(shù),即,(21),二、總能系統(tǒng)內(nèi)部儲存能和外部儲存能的總和,即熱力學能與宏觀運動能及位能的總和,稱作總儲存能,簡稱總能。總能EE、動能EKEK、位能EPEP。它們間的關(guān)系為,,(22),(22A),一、作功和傳熱能量從一個物體傳遞到另一個物體的兩種方式。做功總和物體的宏觀位移有關(guān)。傳熱就不需要有物體的宏觀移動。二、推動功和流動功因工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功,叫推動功(PV)。推動功只有在工質(zhì)流動時才起作用。,§22能量的傳遞和轉(zhuǎn)化,流動功系統(tǒng)為維持工質(zhì)流動所需要的功,可定義為進出口的推動功之差。如圖技術(shù)功開口系統(tǒng)技術(shù)上可資利用的機械能之和,是膨脹功與流動功之差。,推動功,(23),(24),對于可逆過程有,可逆過程的技術(shù)功,(24A),根據(jù)上式可在PV圖上表示可逆過程的技術(shù)功,如右圖中的曲邊梯形面積F12GF所示。,§24焓,焓比焓焓是一個狀態(tài)參數(shù),它可以表示成另外兩個獨立狀態(tài)參數(shù)的函數(shù),即,(25),(26),(27),§25熱力學的基本能量方程式,1進入系統(tǒng)的能量離開系統(tǒng)的能量系統(tǒng)中儲存能量的增加或2第一定律的第一解析式的微元形式是對于1KG工質(zhì),則有,3式中熱量,熱力學能變量和功都是代數(shù)值,可正可負。,(28),若流動過程中開口系統(tǒng)內(nèi)部及其邊界上各點參數(shù)都不隨時間而變,稱之為穩(wěn)定流動過程。根據(jù)能量守恒可導得穩(wěn)定流動的能量方程為此即第一定律的第二解析式。其中技術(shù)功,§26開口系統(tǒng)能量方程式,開口系統(tǒng)能量平衡,(29),§27能量方程式的應用,一、動力機,動力機能量平衡,熱力學第一定律的能量方程式在工程上應用很廣,而工程中的熱力設(shè)備工作時多為開口系統(tǒng),因此這里主要介紹第二解析式的應用。,,H1,壓氣機能量平衡,二、壓氣機,三、換熱器,四、管道,五、節(jié)流,節(jié)流現(xiàn)象,已知新蒸汽流入汽輪機時的焓H13232KJ/KG,流速CF150M/S;乏汽流出汽輪機時的焓H22302KJ/KG,流速CF2120M/S。散熱損失和位能差可略去不計。試求(1)每千克蒸汽流經(jīng)汽輪機時對外界所作的功。(2)若蒸汽流量是10T/H,求汽輪機的功率。,舉例應用,解由式(216)根據(jù)題意,Q0,Z2-Z10,于是得每千克蒸汽所作的功為其中汽輪機進出口的動能變化只有595KJ/KG??梢娂词构べ|(zhì)流速在百米每秒的數(shù)量級,動能的影響仍不大。工質(zhì)每小時作功WIQMWI924106KJ/H故汽輪機功率為,3熱力學第二定律,序言31熱力學第二定律32可逆循環(huán)分析及其熱效率33卡諾定理34熵參數(shù)、熱過程方向的判據(jù)35熵增原理36熵流和熵產(chǎn)37和效率,課件目錄,,,本章將討論熱力學第二定律的實質(zhì)及表述,建立第二定律各種形式的數(shù)學表達式,給出過程能否實現(xiàn)的數(shù)學判據(jù),重點剖析作為過程不可逆程度的度量--孤立系的熵增、不可逆過程的熵產(chǎn)、損失、熵增的內(nèi)在聯(lián)系。,兩者關(guān)系相互獨立、都是各種現(xiàn)象歸納后的結(jié)論、共同構(gòu)成了熱力學的理論基礎(chǔ)。,序言,§31熱力學第二定律,一、自然過程的方向性功熱轉(zhuǎn)化功轉(zhuǎn)熱是不可逆過程,其反向過程則不能單獨地、自動地進行,熱不可能全部無條件地轉(zhuǎn)化為功。,圖51摩擦耗散,如果要把熱量從低溫的A傳給高溫的B需要付出代價W,且不能實現(xiàn)期間的熱量等值反傳。,有限溫差下的傳熱(B→A)是不可逆過程,其中的熱量傳遞是等值的(QB=QA)。,有限溫差傳熱,圖52不等溫傳熱,自由膨脹在膨脹過程中未遇阻力、不對外作功的過程就是自由膨脹,也叫無阻膨脹,它是一種典型的不可逆過程。氣體不會自動壓縮、返回到原來狀態(tài)?;旌线^程所有混合過程都是不可逆過程,使混合物中各組分分離要花代價耗功或耗熱。自然界的自發(fā)過程都是有方向的,熱力系進行一個自發(fā)過程后,雖然可以通過反向人為的非自發(fā)過程使系統(tǒng)復原,但后者會給外界留下影響(無法使外界回復原狀),因而不可逆是自發(fā)過程的重要特性和屬性。,熱力學第二定律有多種表述形式,這里只介紹其中的兩種說法克勞修斯說法熱不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳至高溫物體。(從熱量傳遞的方向性的角度)開爾文說法不可能制造出從單一熱源吸熱、使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的循環(huán)工作的熱力發(fā)動機。(從熱能轉(zhuǎn)化為機械能的角度),二、熱力學第二定律的表述,一、卡諾循環(huán),圖53卡諾循環(huán),§32可逆循環(huán)分析及其熱效率,分析此公式,可得出如下幾點重要結(jié)論ΗC只決定于T1、T2。T1↑、T2↓,ΗC↑。ΗC只能小于1,因T1∞或T20都不能實現(xiàn)。當T1T2時,ΗC0。它表明“凡有溫差處皆有動力”。,卡諾循環(huán)的熱效率,(31),即雙熱源間的極限回熱循環(huán),其熱效率與卡諾循環(huán)相同。多變指數(shù)N可以為任何自然數(shù),因而在T1和T2之間工作的可逆循環(huán)有無數(shù)個。這種利用工質(zhì)排出部分熱量來加熱工質(zhì)本身的,方法稱為回熱?;責崾翘岣邿嵝实囊环N行之有效的方法,被廣泛采用。,圖54概括性卡諾循環(huán),二、概括性卡諾循環(huán),三、逆向卡諾循環(huán)逆向卡諾循環(huán)按工作溫度范圍也可分為制冷循環(huán)和熱泵循環(huán),其中各過程中功和熱量的計算式與正向卡諾循環(huán)相同,只是傳遞方向相反。它們各自的經(jīng)濟性能評價指標為制冷循環(huán)的制冷系數(shù)為熱泵循環(huán)的供暖系數(shù)為,這兩種循環(huán)的工作溫度范圍有所不同。,(32),(33),四、多熱源可逆循環(huán),熱源多于兩個的可逆循環(huán)如右圖所示。此循環(huán)的平均吸熱溫度和平均放熱溫度分別定義為,圖55多熱源可逆循環(huán),為什么,此循環(huán)的熱效率可用和表示,其值小于工作在同溫限間的卡諾循環(huán)的熱效率,即,結(jié)論工作于兩個熱源間的一切可逆循環(huán)(包括卡諾循環(huán))的熱效率高于相同溫限間多熱源的可逆循環(huán)。,(34),定理一在相同溫度的高溫熱源和相同溫度的低溫熱源之間工作的一切可逆循環(huán),其熱效率都相等,與可逆循環(huán)的種類無關(guān),與采用哪種工質(zhì)也無關(guān)。定理二在溫度同為T1的熱源和同為T2的冷源間工作的一切不可逆循環(huán),其熱效率必小于可逆循環(huán)。,§33卡諾定理,卡諾定理有著廣泛和重要的意義,任何一種將熱能轉(zhuǎn)化為機械能、電能、或其他能量的轉(zhuǎn)化裝置(包括熱力循環(huán)機、溫差電池等)都受到熱力學第二定律的制約,都必須有熱源和冷源,其熱效率均不可能超過相應的卡諾循環(huán)。,設(shè)工質(zhì)在TH1000K的恒溫熱源和TL=300K的恒溫冷源間按熱力循環(huán)工作見下圖,已知吸熱量為100KJ,求熱效率和循環(huán)凈功。,(1)理想情況,無任何不可逆損失;(2)吸熱時有200K溫差,放熱時有100K溫差。,例51,圖56例51附圖,(1)在兩個熱源間工作的可逆循環(huán)的熱效率同卡諾循環(huán),又因,所以WNET70KJ,也是最大循環(huán)凈功WNET,MAX。,解,(2)設(shè)想熱(冷)源和工質(zhì)間插入中間熱源,而將不可逆循環(huán)問題轉(zhuǎn)化為溫度分別為800K和400K的兩個中間熱源間的可逆循環(huán),則熱效率和凈功分別為,綜合以上兩節(jié),可得出以下有關(guān)熱效率的重要結(jié)論在兩個熱源間工作的一切可逆循環(huán),它們的相同,與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān),只決定于熱源和冷源的溫度,且都等于卡諾循環(huán)的熱效率;溫度界限相同,但具有多于兩個熱源的可逆循環(huán)的低于卡諾循環(huán)的;不可逆循環(huán)的比同樣條件下可逆循環(huán)的小。,熱效率方面的重要結(jié)論,什么是“永動機”,“永動機”即永遠能“動”的機器,分為如下三類,前兩種屬于“天上掉餡餅”,第三類與絕對零度或摩擦有關(guān)。違背熱力學第一定律熱效率大于100%。20世紀90年代山東棗莊有人聲稱“發(fā)明”了一個“耗電12KW,可發(fā)電36KW”的發(fā)電機,但再無音訊。美國專利局已有數(shù)以千計的類似專利申請,也尚無成功報道。違背熱力學第二定律熱效率等于100%。如果此類機器能夠制造成功,由于太陽能、地熱能和海洋熱能等都是“無限”多的,那能源危機也就不存在了。能吸盡一個物體熱量,而將其冷卻到絕對零度。另外一種說法無摩擦,利用物體慣性使物體永動。隨著科技進步,絕對零度正越來越趨近,但尚未有已經(jīng)達到的事實見諸于世。,永動機發(fā)明成功了(南方都市報2004/11/23-A45版),一位自稱是梁星人博士的人宣布永動機在中國成功了。只要在啟動時用外力推一下,汽車就會利用地球引力的加速度,不停向前,根本不用任何燃油或電能。自創(chuàng)“反重力原理及其實用技術(shù)”將永恒使地球永動的加速引力,通過電腦,扭曲其引力線束,用在任意粒子上,使之自動作圓周式循環(huán)加速永動,此即永動機的永動原理。1985年以來我國已經(jīng)有23件“永動機”專利申請,但無一獲得授權(quán)。,從永動機角度對熱力學三定律的詮釋,1912年9月,能斯特在熱力學新發(fā)展一文中,利用永動機的概念對熱力學三定律進行了新的詮釋制造一臺可由“無”產(chǎn)生持續(xù)熱量或外功的機器,是不可能的;設(shè)計一臺能將周圍的熱量轉(zhuǎn)變成外功的機器,是不可能的;設(shè)想出一臺能完全吸盡一個物體的熱量的機器,也就是能將其冷卻到絕對零度,是不可能的。,一、狀態(tài)參數(shù)熵的導出熵是與熱力學第二定律緊密相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)。它在判別過程的方向、可逆程度和能否實現(xiàn)等方面有重要的作用,也是熱力學第二定律量化的參數(shù)之一。克勞修斯積分等式定義,圖57熵參數(shù)導出用圖,§34熵參數(shù)、熱過程方向的判據(jù),(35),(36),二、熱力學第二定律的數(shù)學表達式(1)克勞修斯積分不等式(2)熱力學第二定律的數(shù)學表達式,,R,T,(37),(38),(39),(310),可逆絕熱過程(1-2S)即為定熵過程;不可逆絕熱過程(1-2)中,能量耗散的存在(如耗散熱)會導致熵增量的產(chǎn)生,這種熵增量叫做熵產(chǎn)(SG)。即能量耗散是熵產(chǎn)的唯一原因。熵產(chǎn)不可能小于零,最低(可逆過程)為零。熵產(chǎn)是過程不可逆程度的量度,過程的不可逆損失會隨它的增加而增大。,三、不可逆絕熱過程分析(閉口系統(tǒng)),圖58絕熱膨脹過程,(311),一、孤立系熵增原理孤立系和絕熱封閉系統(tǒng)的熵變孤立系和絕熱封閉系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生不可逆變化時,其熵只能增大;極限情況(發(fā)生可逆變化)熵保持不變,使其熵減小的過程不可能出現(xiàn)。孤立系熵增與作功能力損失的關(guān)系為下面為一孤立系熵增原理舉例。,§35熵增原理,(312),(313),孤立系中有物體A和B,溫度各為TA和TB,這時孤立系的熵增若為有限溫差傳熱,TATB,則有若為無限小溫差傳熱,TA=TB,有,A,B,,Q,單純的傳熱過程,二、熵增原理的實質(zhì)實際過程都不可逆,所以實際的熱力過程總是朝著使系統(tǒng)總熵增大的方向進行。熵增原理闡明了過程進行的方向。孤立系統(tǒng)內(nèi)部存在不平衡勢差是過程自動進行的推動力,也是總熵增大的原因。當自動過程停止進行時,孤立系統(tǒng)的總熵達到最大值,系統(tǒng)達到相應的平衡狀態(tài),這時,即為平衡判據(jù)。因而,熵增原理指出了熱過程進行的限度。,熵增原理還指出導致孤立系統(tǒng)熵減的過程不可能單獨進行,除非有補償過程(使孤立系統(tǒng)熵增的過程)伴隨發(fā)生,以使孤立系統(tǒng)總熵增大至少保持不變。從而熵增原理揭示了熱過程進行的條件。熵增原理全面地、透徹地揭示了熱過程進行的方向、限度和條件,這些正是熱力學第二定律的實質(zhì)。,閉口系(控制質(zhì)量)熵方程它表示控制質(zhì)量的熵變等于熵流和熵產(chǎn)之和。其中熵流和熵產(chǎn)分別為,§36熵流和熵產(chǎn),(314),(315),(316),一、能量的可轉(zhuǎn)換性、和不同形式能量間的相互轉(zhuǎn)換是受熱力學第二定律制約的。機械能和電能可以全部轉(zhuǎn)化為熱能,而熱能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能或電能。機械能和電能等這類可無限可轉(zhuǎn)換的能量成為,習慣上指“有用功”。而把能量中不可能轉(zhuǎn)化為有用功的部分稱為(或“廢熱”)。各種系統(tǒng)和能量都有不同的對外界做有用功的能力,不同溫度下的熱量轉(zhuǎn)化成有用功的能力也不同。能量可轉(zhuǎn)化為有用功的能力稱為能量的品質(zhì),能量是其“質(zhì)”和“量”(多少)的統(tǒng)一。,§37和效率,與環(huán)境處于熱力不平衡的閉口系或一定量的流動工質(zhì),當它們只與環(huán)境發(fā)生作用(流動工質(zhì)需要通過穩(wěn)流熱力系)、可逆地變化到與環(huán)境平衡時,可分別作出最大的有用功,分別稱之為閉口系工質(zhì)的熱力學能和穩(wěn)流工質(zhì)的焓。在環(huán)境條件下,能量中可轉(zhuǎn)化為有用功的最高分額稱為該能量的。或者熱力系只與環(huán)境相互作用,從任意狀態(tài)可逆地變化到與環(huán)境相平衡狀態(tài)時,作出的最大有用功稱為該熱力系的。平衡法為熱系統(tǒng)經(jīng)濟分析提供了熱力學基礎(chǔ)。,熱力學中關(guān)于有各種定義,熱量溫度為T0的環(huán)境條件下,系統(tǒng)(TT0所提供的熱量中可轉(zhuǎn)化為有用功的最大值是熱量,用EX,Q表示。,二、熱量和冷量,(317),(318),冷量,溫度低于環(huán)境溫度T0的系統(tǒng)(TT0),吸入熱量Q0時作出的最大有用功稱為冷量,用EX,Q0表示。,(319),(320),三、孤立系中熵增與損失,能量貶值原理孤立系熵增等于熵產(chǎn)表明環(huán)境溫度T0一定時,孤立系統(tǒng)損失與其熵增成正比。上式同樣適用與開口或閉口系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)中進行熱力過程時只會減小不會增大,極限情況下(可逆過程)保持不變,這就是能量貶值原理,即,(321),(322),由于實際過程總有某種不可逆因素,能量中的一部分不可避免地將退化為,而且一旦退化為就再也無法轉(zhuǎn)變?yōu)椋茨芰抠H值。因而盡可能地減少損失是合理用能和節(jié)能的方向。,四、效率熱力過程越接近可逆,該過程造成的損越小,能量中可用部分的利用程度越高。效率可定義為過程進行中實現(xiàn)的的有效轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)移與該過程進行導致的減少量的比值。與熱效率相比,效率更能從本質(zhì)上準確地反映熱力過程的能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換的程度。,4理想氣體,41理想氣體的概念和狀態(tài)描述42理想氣體的比熱容43理想氣體的熱力學能、焓和熵44理想氣體的典型熱力過程45理想氣體的多變過程,課件目錄,,§41理想氣體的概念和狀態(tài)描述,理想氣體是一種假想氣體。在宏觀上,它遵守理想氣體的三個定律;在微觀上,其分子是些彈性的、不具體積的質(zhì)點,分子間相互沒有作用力。理想氣體可看作是實際氣體在時的極限狀態(tài),此時分子本身體積遠小于其活動空間,內(nèi)位能可以忽略。工程中常用的氧氣、氮氣、空氣、燃氣等工質(zhì),在通常使用的溫度、壓力下都可作為理想氣體處理。,一、理想氣體的概念,1、理想氣體狀態(tài)方程式CLAYPEYRON方程的推導,二、理想氣體的狀態(tài)方程式,顯然,上式中的RG只與氣體種類有關(guān),而與氣體所處狀態(tài)無關(guān),故稱之為某種氣體的氣體常數(shù)。,根據(jù)三大實驗定律可知,對單位質(zhì)量的任一種理想氣體而言,均有,(41),注式(41)可反證之,摩爾(MOL)是表示物質(zhì)的量的基本單位。摩爾質(zhì)量?1MOL物質(zhì)的質(zhì)量,單位是G/MOL或KG/KMOL,數(shù)值上等于物質(zhì)的相對分子質(zhì)量?R(過去稱分子量)。物質(zhì)的量N與物質(zhì)的質(zhì)量M有以下關(guān)系1MOL氣體的體積以VM表示,顯然,2、摩爾質(zhì)量和摩爾體積,(42),(43),阿伏加德羅定律指出同溫同壓下,各種理想氣體的摩爾體積都相同。根據(jù)克拉貝龍方程可知,即與氣體狀態(tài)無關(guān);由阿伏加德羅定律可知也與氣體種類無關(guān)。令,則R是與理想氣體的狀態(tài)和種類都無關(guān)的普適恒量,稱為摩爾氣體常數(shù)(或通用氣體常數(shù))。因而有,3、氣體常數(shù),(44),理想氣體的狀態(tài)方程式的各種形式,針對不同物量,理想氣體狀態(tài)方程的形式也所不同,分別為1KG氣體1MOL氣體M千克的氣體或N摩爾的氣體,某臺壓縮機每小時輸出3200M3、表壓力PE022MPA、溫度T156℃的壓縮空氣。設(shè)當?shù)卮髿鈮毫B765MMHG,求壓縮空氣的質(zhì)量流量QM以及標準狀態(tài)下的體積流量QV0。,例31,§32理想氣體的比熱容,一、比熱容的定義物體溫度升高1K所需的熱量稱為熱容(C,J/K)。1KG物質(zhì)溫度升高1K所需的熱量稱為質(zhì)量熱容,又稱為比熱容『C,J/KGK)』,其定義式為或1MOL物質(zhì)的熱容稱為摩爾熱容『CM,J/(MOLK)』。標態(tài)下1M3物質(zhì)的熱容為體積熱容『C’,J/MN3K』。上述三種比熱容之間的關(guān)系為,(49),熱力設(shè)備中,工質(zhì)往往是在接近壓力不變或體積不變的條件下吸熱或放熱的,因此定壓過程和定容過程的比熱容最常用,它們分別稱為比定壓熱容和比定容熱容,分別以和表示。,(410),(411),邁耶公式比值稱為比熱容比,或質(zhì)量熱容比,它在熱力學理論研究和熱工計算方面是一重要參數(shù),以表示。,二、定壓熱容與定容熱容的關(guān)系,(412),(413),(414),,單原子氣體I=3,Γ=167雙原子氣體I=5,Γ=140多原子氣體I=7,Γ=129(I為分子的自由度,多原子氣體“I7”)考慮到振動動能,實際值比理論值高且隨著T↑和分子
下載積分: 4 賞幣
上傳時間:2024-01-06
頁數(shù): 220
大?。?11.29(MB)
子文件數(shù):