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第五章 热力学第二定律 The second law of thermodynamics;本章将讨论: 1.热力学第二定律的实质及表述； 2.建立第二定律各种形式的数字表达式； 3. 给出过程能否实现的数学判据； 4.重点剖析作为过程不可逆程度的度量： a.孤立系统的熵增 b.不可逆过程的熵产 c.yong（energy）损失，wu（anergy）增;5.1 热力学第二定律;能量之间数量的关系;（1）热工转化;电流通过电阻，产生热量;（2）有限温差传热 热可以自发地从高温物体传到低温物体，但却不能自发地从低温物体传到高温。;（3）自由膨胀 　气体自发向真空膨胀，但却不能自发压缩，空出一个空间 （4）混合过程 　 ?两种气体可自发地混合，却不可自发地分离;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。;;二、热力学第二律的表述与实质;克劳修斯说法（1850）： 不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。 开尔文－普朗特说法（1851）： 不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功，而不引起其它变化。 注意： “克氏”是从传热的角度出发，“开氏”是从功热转换的角度出发，都指出过程的方向性，两者是等效的。;但违反了热 力学第二定律;5.2 卡诺循环和多热源可逆循环分析;一.卡诺循环　　 卡诺循环是1824年法国青年工程师卡诺提出的一种理想的有重要理论意义的可逆热机的可逆循环，它是由四个可逆过程组成：一个可逆热机在两个恒温热源间工作。 ; d--a 可逆绝热压缩 (对内作功);循环热效率：;利用绝热过程状态参数间的关系：;讨论：;重要结论： （1） 效率 ?c只取决于T1，T2 提高T1和降低T2都可以提高热效率； （2） 循环效率小于1； （3） 当T1= T2时，?c =0，所以借助单一热源连续做工的机器是制造不出来的。;二.概括性卡诺循环;三. 逆向卡诺循环;四、多热源的可逆循环;图中可逆循环e－h－g－l－e的平均吸热温度和平均放热温度分别为和 ，其热效率为：;循环热效率归纳：;关于循环热效率的讨论;5-3 卡诺定理;定理一 在相同温度的高温热源和相同温度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，与采用哪一种工质也无关。 定理二 在温度同为T1的热源和温度同为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。　　　　　　　;一、卡诺定理的证明;定理1证明;卡诺定理的意义;二、卡诺定理——结论;例5－2 某项专利申请书上提出一种热机，它从167℃的热源 接受热量，向7℃冷源排热，热机每接受1000kJ热量， 能发出0.12kW·h的电力。请判定专利局是否应受理其申请，为什么？;违反卡诺定理，所以不可能;5-4 熵 热力学第二定律的数学表达式;一、状态参数熵的导出;或;因为循环1-A-2-B-1是可逆的，固有：;即：; 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.热力学第二定律的数学表达式 （1）克劳修斯积分不等式;克劳修斯积分含义：　　一切可逆循环的克劳修斯积分等于零，一切不可逆循环的克劳修斯积分小于零，任何循环的克劳修斯积分都不会大于零。 　　可以利用来判断一个循环是否能进行，是可逆循环，还是不可逆循环。; 在1-2间作一不可逆过程1A2： 1-A-2-B-1为一不可逆循环,应用克劳修斯积分不等式;或;例5－3 某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图，试判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?;不可能;方法2：a) 设为热机循环; 注意： 1）任何循环（可逆，不可逆；正向，反向） 第一定律都适用。故判断过程方向时仅有 第一定律是不够的； 2）热量、功的“+”、“-”均基于系统，故取系统 不同可有正负差别； 3）克氏积分;可逆绝热过程，有：;对于理想气体，有：;熵增大原因：主要是由于耗散作用(