热流体建模过程中,经常会遇到理想气体和不可压缩物质,例如计算非稳态导热时,固体可以当作不可压缩物质,这时候内能可以简化为仅是温度的函数。
结论:
对于理想气体,u=u(t)。即内能只是温度的函数。
理由:
Futher reading: 参考[3] 包含了更详细且基本的讨论
概念:
不可压缩物质,其密度基本不变。一般液体和固体都可以当作不可压缩物质。但是对于固体的热应力分析,这种假设不成立,因为温度引起了固体密度的变化,见参考[4]。
不可压缩物质的比热容:
对于不可压缩物质,cp和cv相差非常小,所以二者统一成为c,即比热容。
具体证明见 参考[5] 。
不可压缩物质的内能:
与理想气体类似,不可压缩物质的内能只是温度的函数。这个没有证明,只是根据经验得到,见 参考[6] 。
根据比焓定义以及理想气体特性:
得到:
理想气体内能仅是温度的函数,所以上式可知比焓也仅是温度的函数。
由比焓定义可得:
而不可压缩物质 ,所以比焓可以简化为:
举例:
针对不可压缩物质,状态1和状态2的焓差可以如下:
焓差可以进行两种简化:见 参考[7]
参考[1]:Thermodynamics An Engineering Approach,Chapter 12
参考[2]:Thermodynamics An Engineering Approach,Page 180
参考[3]:Thermodynamics,Sanford.A.Klein,Nellis.Gregory,Page 102
参考[4]:Thermodynamics An Engineering Approach,Page 189
参考[5]:Thermodynamics An Engineering Approach,Chapter 12
参考[6]:Thermodynamics An Engineering Approach,Page 189
参考[7]:Thermodynamics An Engineering Approach,Page 190