工程热力学中的熵及其推广.pdf

2008 NO.02 科技资讯 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 工 程 技 术 工程热力学中的熵及其推广 林庆佳 王海霞 (河南工业大学土木建筑学院 郑州 450052) 摘 要:熵是工程热力学中重要的概念,它是对热力学第二定律的深化和补充,同时熵定律又是对基于热力学第二定律的熵的深化和扩展。 熵也可以作为节能的标准,熵的理论在环境中的应用很广泛,对于保护环境维持生态平衡具有重要意义。 关键词:熵的概念 热力学第二定律 熵增原理 中图分类号:TK123 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2008)01(b)-0089-02 工程热力学是热力学的一个分支,它是从 程。任意不可逆微元循环热机的热机效率为 衡两种状态。将两者结合,系统都可用下列四 工程的观点出发,研究物质的热力性质,能量 种形式表示: 在同样的热源下,可逆热机的效率 转换以及热能的转换和利用等问题。它所依 ① 静态结构:des＝０,dis＝０ 据的基本理论和基本概念均来自热力学,由于 ② 稳定结构:des≠０,dis＝０ 为 。 热力学理论和概念的深奥,对其理解和掌握有 ③ 耗散结构:des≠０,dis＞０ 一定深度和难度,特别是工程热力学中的热力 由卡诺定理得: ⑶ ④ 封闭结构:des＝０,dis＞０ 学第二定律。它分析了能量的本质,认为能量 上述四种系统的熵基本上包括了所有系 是有品位的,即热力过程具有方向性。热力学 将式⑴和式⑶合在一起,得: ⑷ 统的熵的变化。因此,普里高津熵定律弥补了 第二定律的实质是论述热力过程的方向性及 ⑷式为克劳修斯积分不等式。若为可逆 基于热力学第二定律的熵增原理的不足,同时 [1] 过程时,此积分为零．若为不可逆过程,积分 能量退化或贬值的客观规律 。 基于热力学第二定律的熵增原理是普里高津 小于零,它表明了热机在不可逆循环的系统中 熵定律的一种特殊形式。普里高津熵定律告 1熵的概念 是向系统的外界放热的,则必定有熵的产生。 诉我们宇宙中既有正熵也有负熵,因而可以调 1.1熵的提出 增加的部分是由不可逆因素引起的熵产ΔＳ 节总熵的大小,所以“热死说”或“热寂说”的 g。δＱ／Ｔ完全是由热量的交换引起的熵流 [3] 熵首先是朗肯在1850年提出的,但当时 观点是错误的 。 没有定名,后来德国物理学家克劳修斯于1954ΔＳf。则任意不可逆过程熵的变化可表示为 年提出,并取名为“转变当量值”,并在1956年 △S△S+△S　　 ⑸ 4熵在环境中的应用 g f 为它创造了一个新词“entropy”意为“转变”, 式⑸称为封闭系统的熵方程。