2024年5月8日发(作者：漆雕小)
工程热力学 第4章
第4章 理想气体热力过程及气体压缩
4．1 本章基本要求
熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、
T、?u、?h、?s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v 、
T-s图上的表示。
4．2 本章重点
结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状
态参数和过程参数及在p-v 、T-s图上表示。本章的学习应以多做练
习题为主，并一定注意要在求出结果后，在p-v 、T-s图上进行检验。
4．3 例 题
例1．2kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图
4.1，从初态p1=9.807bar,t1=300?C膨胀到终态容积为初态容积的
5倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换
的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。
图4.1 解：将空气取作闭口系
对可逆定温过程1-2，由过程中的参数关系，得
p2?p1v11?9.807??1.961bar v25
RT1=0.1677m3/kg p1按理想气体状态方程，得v1?
—30—
v2?5v1=0.8385m3/kg
———————————————————————————————————————————————
T2?T1=573K t2=300?C
气体对外作的膨胀功及交换的热量为
WT?QT?p1V1lnV2=529.4kJ V1
过程中内能、焓、熵的变化量为
?U12=0 ?H12=0 ?S12=
或?S12=mRlnQT=0.9239kJ /K T1V2=0.9238kJ /K V1
对可逆绝热过程1-2′, 由可逆绝热过程参数间关系可得
'p2?p1(v1k) 其中v2'?v2=0.8385m3/kg v2
1故 p2'?9.807()1.4=1.03bar 5
T2'?p2'v2'R=301K t2'=28?C
气体对外所做的功及交换的热量为
Ws?11(p1V1?p2V2)?mR(T1?T2')=390.3kJ k?1k?1
Qs'?0
过程中内能、焓、熵的变化量为
?U12'?mcv(T2'?T1)??390.1kJ
或?U12'??W2??390.3kJ
?H12'?mcp(T2'?T1)??546.2kJ ?S12'=0
例2. 1kg空气多变过程中吸取41.87kJ的热量时，将使其容积增
大10倍，压力降低8倍，求：过程中空气的内能变化量，空气对外
所做的膨胀功及技术功。
—31—
解：按题意 qn?41.87kJ/kg v2?10v1 p2?
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2024年5月8日发(作者：漆雕小)
工程热力学 第4章
第4章 理想气体热力过程及气体压缩
4．1 本章基本要求
熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、
T、?u、?h、?s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v 、
T-s图上的表示。
4．2 本章重点
结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状
态参数和过程参数及在p-v 、T-s图上表示。本章的学习应以多做练
习题为主，并一定注意要在求出结果后，在p-v 、T-s图上进行检验。
4．3 例 题
例1．2kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图
4.1，从初态p1=9.807bar,t1=300?C膨胀到终态容积为初态容积的
5倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换
的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。
图4.1 解：将空气取作闭口系
对可逆定温过程1-2，由过程中的参数关系，得
p2?p1v11?9.807??1.961bar v25
RT1=0.1677m3/kg p1按理想气体状态方程，得v1?
—30—
v2?5v1=0.8385m3/kg
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T2?T1=573K t2=300?C
气体对外作的膨胀功及交换的热量为
WT?QT?p1V1lnV2=529.4kJ V1
过程中内能、焓、熵的变化量为
?U12=0 ?H12=0 ?S12=
或?S12=mRlnQT=0.9239kJ /K T1V2=0.9238kJ /K V1
对可逆绝热过程1-2′, 由可逆绝热过程参数间关系可得
'p2?p1(v1k) 其中v2'?v2=0.8385m3/kg v2
1故 p2'?9.807()1.4=1.03bar 5
T2'?p2'v2'R=301K t2'=28?C
气体对外所做的功及交换的热量为
Ws?11(p1V1?p2V2)?mR(T1?T2')=390.3kJ k?1k?1
Qs'?0
过程中内能、焓、熵的变化量为
?U12'?mcv(T2'?T1)??390.1kJ
或?U12'??W2??390.3kJ
?H12'?mcp(T2'?T1)??546.2kJ ?S12'=0
例2. 1kg空气多变过程中吸取41.87kJ的热量时，将使其容积增
大10倍，压力降低8倍，求：过程中空气的内能变化量，空气对外
所做的膨胀功及技术功。
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解：按题意 qn?41.87kJ/kg v2?10v1 p2?
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