精品动力热力学第05章热力学第二定律.ppt

熵方程的核心： 熵可以随热量的传递和质量的迁移而转移， 熵可以在不可逆过程中自发产生。因此熵是不守恒的，熵产是熵方程的核心。? 例题\第五章\A443233.ppt 作业：5－9。 四、熵差计算 例： 已知：理想气体不可逆过程1—2，V2=2V1，T2=T1， 求⊿s。 按第三章理想气体性质，熵是状态参数，只与状态有关，而与到达该状态的过程无关。这里，知初、终态，故不管是什么过程，均可用公式计算(第一式最简便)： 解法一：1 2 3 4 5 6 7 8 p v 解法二：找一个连接1和2的可逆过程，可有如下找法： 可逆定温1-2，解法一； 定容1-3+定压3-2(1-3-2)； 定压1-4+定容4-2(1-4-2)； 定熵1-5+定压5-2(1-5-2)； 定熵1-6+定容6-2(1-6-2)； 1-7-2； 1-8-2。 　　比起解法一来，这些算法在本题中并不实用，只是一种思路。但有时用这种思路解题，却很方便，简单。 作业：5－10。机械 81 2 3 4 5 6 7 8 p v §5-5 孤立系统的熵增原理、过程进行的方向 或：孤立系内一切过程均使孤立系统熵增加，其极限——一切过程均可逆时系统熵保持不变。 孤立系统熵增原理：孤立系统的熵可以增大，或保持不变，但不能减少。 使孤立系统熵增大(或不变)的过程才有可能发生。使孤立系统熵减少的过程不可能发生。 过程进行的方向： 　　这是判断过程能否进行(发生、实现)或过程进行的方向的依据)，从实际过程都是不可逆过程的角度来看，上述“熵不变”可以去掉，即为“熵恒增”。 3）一切实际过程都不可逆，所以可根据熵增原理判别过程进行的方向； 1）孤立系熵增原理ΔSiso=∫dSf+∫dSg=Sg ≥?0，可作为第二定律的又一数学表达式，而且是更基本的一种表达式；2）孤立系统的熵增原理可推广到闭口绝热系；? 4）孤立系统中一切过程均不改变其总内部储存能，即任意过程中能量守恒。但各种不可逆过程都可造成机械能损失，并且都是ΔSiso0，所以熵可反映某种物质的共同属性。 讨论：? 举例： 1. 热变功 T1 T2 E W Q1 Q2 对象及其周围环境一起构成孤立系统 这里：△S热机=0循环工质 把热源作为系统，按可逆放热计算。不可逆，引入中间热源计算。 满足熵增原理 从局部过程看：T1放热，熵减少，但有T2吸热，熵增加。总效果，使孤立系统熵不变或增加。 补偿过程：伴随熵减少的过程一起发生的熵增加的过程。 补偿过程例： T1 W Q 理想气体定温吸热作功: 从作功角度看： 可逆循环W， 不可逆循环W’, 因为ηtηc，若Q1相同，则：W’W。 表明：不可逆使Q1的作功能力发生损失。 热源T1放热熵减少，工质吸热熵增加的补偿，使总熵不变或增加。 2. 传热过程 TA TB Q 绝对值 孤立系 可逆传热：TA=TB，△Siso=0； 不可逆传热：TATB, △Siso0。 补偿过程：TA熵减，TB熵增为补偿过程。 设TATB 若TATB，则△Siso0，说明： 　　热不能由低温物体自发地传至高温物体。 　　此时，虽然TA熵减，TB熵增，但其增加量不足以补偿熵减而使△Siso＜0，故不能发生。 从作功角度好看：TATB直接传热，不可逆，不作功；中间加可逆机，能作功。 表明：不可逆传热使热量Q的作功能力发生了损失 TA TB TATB Q Q+W W 但若使用热泵，消耗功W，使TB吸热Q+W，此时熵增可以大于熵减，使△Siso≥0，故能发生。 3. 摩擦使功变热的过程 摩擦耗功=产生的热量 摩擦 孤立系 此热量被孤立系统中的某(些)物体吸收了。 可见：1. 摩擦使孤立系统熵增大；2. 不需要补偿过程，因为只有熵增加过程；3. 摩擦产生了功损失，因为摩擦使Wl变成了Q，而要把这Q再变成功，因热效率，故变回的必小于Wl。 关于熵的这几节，可归纳出以下几点普遍适用的结论: 熵是状态参数，只与所处状态有关，而与达到该状态的过程无关。 例题\第五章\A340133.ppt 例题\第五章\A440233.ppt 例：理想气体绝热定容混合。 N2 A O2 B 混合前的孤立系：由两部分构成，其熵的和即为总熵。 整个系统无统一的温度和压力，各子系统有其各自的温度和压力。 注： 混合后：是理想气体混合物，有统一的T2和P2 理想混合气体的熵 = 各组成气体分压力状态下的熵之和 这里：T2和P2是混合物统一的温度和压力；PA2和PB2是组分A和B在P2下的分压力，P2=PA2+PB2 作业：5－12。 §5-6 熵方程 可逆功不引起熵变，不可逆在熵产中考虑 1 2 dτ内微元过程 ： 熵方程 ： 熵方程常用于求熵产。 可逆功不引起熵变，不可逆在熵产中考虑 1 2 几种特殊情况的应用： 1. 闭系 2