热力学第二定律技术总结.ppt

第五章 热力学第二定律 The second law of thermodynamics;5–1 热力学第二定律;重物下落，水温升高; 水温下降，重物升高？ 只要重物位能增加小于等于水降内能减少，不违反第一定律。;归纳：1）自发过程有方向性； 2）自发过程的反方向过程并非不可进行，而是 要有附加条件； 3）并非所有不违反第一定律的过程均可进行。; 能质降低的过程可自发进行，反之需一定条件—补偿过程，其总效果是总体能质降低。;二、第二定律的两种典型表述;三.关于第二类永动机;;2. 卡诺循环热效率;;讨论：;二、逆向卡诺循环 ;供暖系数：;三、概括性卡诺循环 1. 回热和极限回热 ;四、卡诺定理 定理1：在相同温度的高温热源和相同的低温热源 之间工作的一切可逆循环，其热效率都相 等，与可逆循环的种类无关，与采用哪种 工质也无关。 定理2：在同为温度T1的热源和同为温度T2的冷源 间工作的一切不可逆循环，其热效率必小 于可逆循环热效率。 理论意义： 1）提高热机效率的途径：可逆、提高T1，降低T2； 2）提高热机效率的极限。;五、多热源可逆循环 1. 平均吸（放）热温度;循环热效率归纳：;5–3 熵和热力学第二定律的数学表达式;又;2. 熵参数的导出; 讨论： 1）因证明中仅利用卡诺循环，故与工质性质无关； 2）因s是状态参数，故Δs12=s2-s1与过程无关； ;二、克劳修斯积分不等式;可逆部分+不可逆部分;三、热力学第二定律的数学表达式;所以;a);3）由克氏不等式;四、不可逆过程熵差计算;5–4 熵方程与孤立系统熵增原理;sg—熵产，非负;取B为系统; 所以，单纯传热，若可逆，系统熵变等于熵流；若不可逆系统熵变大于熵流，差额部分由不可逆熵产提供。 ;流入; 熵方程核心： 熵可随热量和质量迁移而转移；可在不可逆过程中自 发产生。由于一切实际过程不可逆，所以熵在能量转移 过程中自发产生（熵产），因此熵是不守恒的，熵产是 熵方程的核心。;绝热稳流开系：;二、孤立系统熵增原理 由熵方程; 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；;R “=”;b); ;d) 有压差的膨胀（如自由膨胀）;5–5 系统的作功能力（火用 ） 及熵产与作功能力损失;讨论： 1）qa是环境条件下热源传出热量中可转化为功的最高 分额份额，称为热量火用 ； 2）qun是理想状况下热量中仍不能转变为功的部分，是 热能的一种属性，环境条件和热源确定后不能消除 减少，称为热量火用 ； 3）与环境有温差的热源传出的热量具备作功能力，但 循环中排向低温热源的热量未必是废热，而环境介 质中的内热能全部是废热。 4）qa与热源放热过程特征有关，因此qa从严格意义上 讲不是状态参数。; 二、冷量的作功能力 冷量——低于环境温度传递的热量。 ;讨论： 1）热量的可用能和冷量的可用能计算式差一负号。 2）物体吸热，热量中可用能使物体作功能力增大； 但物体吸冷，使物体的作功能力下降，即 “热流与热量可用能同向；冷量与可用能反向。” 3）热（冷）量可用能与T的关系。;; 三、定质量物系的作功能力 工质的作功能力——工质因其状态不同于环境而具备的作功 能力。通常是指系统只与环境交换热量可逆过渡到与环境平衡状 态作出的最大理论有用功。;气体从初态（p，T）?（p0，T0） 据;讨论： 1）相对于p0，T0， wu,max是状态参数，称之为 热力学能 火用，用Ex,U（ex,U）表示。 2）从状态1?状态2，闭口系的最大有用功。;四、稳流工质的作功能力;2）从状态1?2，稳流工质可作出的最