流体机械课程 第十二章 往复式空压机的工作理论(2)

四、热力学第一定律

热力学第一定律是能量守恒与能量转换定律在热力工程中的具体应用，即热能与机械能可以相互转换，但转换前后的总能量保持不变。

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式中 q—— 加给气体的热量，J/kg，气体从外界获得热量时，q取正值，反之取负值；

u1——初始状态时气体的内能，J/kg；

u2——终了状态时气体的内能，J/kg；

l——气体膨胀功J/kg，气体对外作功时，l取正值，反之取负值。

对于质量为M(kg)的气体，则

就是热力学第一定律的数学表达式，它适用于任何气体的任何热力过程，所以又称为热力学基本方程式。

五、气体的比热容

所谓比热容，就是单位质量的气体，温度变化1K时，吸收或放出的热量。比热容又简称比热。

根据比热的定义

式中 qV——在定容条件下，1kg气体与外界的交换热量，J/kg

qp——在定压条件下，1kg气体与外界的交换热量，J/kg

T1、T2—热交换前、后气体的温度，K

在工程计算中，还常用到cVk表示，即和cp的比值，这个比值称为气体的绝热指数，用

对于空气，绝热指数k=1.4

六、气体状态的变化过程

1. 定容过程

在比容一定的情况下，气体状态的变化过程叫做定容过程，其方程式为

v=常数

根据理想气体状态方程式可得，在定容过程，气体状态参数的变化关系为

即在定容过程中，气体的压力与它的热力学温度成正比。

2．定压过程

在压力一定的情况下，气体状态的变化过程叫做定压过程，其方程式为

p=常数

由理想气体状态方程式pv=RT可知，在定压过程中，气体状态参数的变化关系为

即在定压过程中，气体的比容与它的热力学温度成正比

3、等温过程

在温度不变的情况下，气体状态变化过程叫做等温过程，其方程式为

T=常数

由理想气体状态方程式pv=RT知，在等温过程中，气体状态的变化关系为

即在等温过程中，气体的压力与它的比容成反比。

4、绝热过程

在与外界没有热量交换的情况下，气体状态的变化过程，叫做绝热过程。实际上，真正的绝热过程是不存在的，但在过程进行中，气体与外界交换的热量很小时，可以近似认为是绝热过程。绝热过程方程式为

klnv+lnp＝常数

所以有　

　　  pvk＝常数

根据理想气体状态方程式pv=RT和绝热过程方程式　pvk＝常数，可以得到下面一组反映绝热过程中气体状态参数之间关系的方程式

5、多变过程

多变过程方程式为

n为多变指数，其值可以是-∞到+∞内的任何实数。这说明多变过程有无限多个，但都必须按照pvn=常数的规律进行状态变化。所以前述的定容、定压、定温、绝热四个过程都是多变过程的特殊形式，例如