第二章 热力学基本定律和能量的可用性.pptVIP

热力学能和总能 能量是物质运动的度量，运动有各种不同的形态，相应的就有各种不同的能量。 系统储存的能量称为储存能，它有内部储存能与外部储存能之分。系统的内部储存能即为热力学能 2.6 熵方程 由热流引起的那部分熵变称为热熵流，简称熵流。系统吸热为正，系统放热为负。 2.6 熵方程 1、系统的熵变只取决于系统的初、终态，但是熵流和熵产还与过程有关； 2、对于可逆过程，没有耗散损失，熵产为零； 3、对于绝热过程，熵流为零； 4、对于可逆绝热过程，熵＝？ 5、系统与外界传递功时，不改变系统和外界的熵。 注 意 2.6 熵方程 二. 开口系统的熵方程 例2.7 自学 2.7 能量的可用性 ★能量的可用性 ?各种不同形式的能量对人类的有用程度不同 ?能量的转换过程具有方向性与不可逆性 工程应用中，热力学第二定律具有特殊意义。 一、能量转换的限度 ?热量转变为功的限度 或 循环过程中从热源吸取的热量q不能全部 转换为功，其最大值为 。 2.7 能量的可用性 ?热力学能转换为功的限度 闭口系统绝热过程，系统由初态1变化到终态2， 热力学能转化为功: 初态一定时，其终态2 不能随意给出: 所以系统热力学转换为有用功最大值为 相反，任意数量的功可以通过耗散全部转换为热力学能。 能量转换的非对称性——机械能和电能可以不受限制地转换为热力学能和热量；但即使是可逆过程热力学能和热量不能全部转换为功。 2.7 能量的可用性 二、能量转换的规律 ?能量转换程度作为准则 1、无限转换能 2、有限转换能 3、非转换能 ?一切形式的能量由和组成，是能量的属性。 能量 可转换为任何其他形式能量的部分— 能量中无法转变为的部分— 在给定的环境介质下 能量=+，其中每一组成部分可分别为零。 ?热力学第二定律也可表述为： （1）一切不可逆过程中，必有转化为。 （2）由转化为的过程是不可能的。? （3）孤立系统的只增不减。 机械能、电能 环境介质中的热能 Ex An 2.7 能量的可用性 ?一切过程都是不可逆的，转变是无法改变的，? 所以人类?活动不能建立在无节制向自然界的索取上。? ?环境参数对能量转换的影响 ?环境介质作为一个无限蓄热系统，认为它永远处于平衡状态，而参与一切热力过程，即它能吸收热量或放出热量而不改变其强度参数T0及p0。 ?环境中积聚的能量是无法利用的，全球海水质量约为 m=1.42×1021kg，如海水温度降低3.36× 10–6K ，其热力学能减小量相当于20世纪80年代中全 球一年用电量。 ?系统与环境平衡的状态称为“死态”，在死态系 统的热力学能完全丧失转变为机械能的能力。因此，各种形式能量中可转变为功的部分的计算都 以环境状态为基点。 2.7 能量的可用性 能平衡只讨论量，不讨论质。 平衡既讨论量，还讨论质。 2.7 能量的可用性 第一定律分析法 依据能量在数量上守恒的关系，通过分析及时系统各部位能量数量上转换、传递、利用和损失情况，确定该系统的能量利用效率。 第二定律分析法 综合热一律、热二律，从能量的数量和质量来分析系统各部位对能量利用和损失情况。其特点是抓住了不可逆过程中yong转变为wu，wu不可能转变为yong，揭示系统内部存在的能量质量的贬值。 * 第六章热力学基础 6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 * 第二章 热力学基本定律和能量的 可用性 热力学第一定律 开口系统热力学第一定律表达式 非稳态流动过程 过程的方向性的热二律 熵与孤立系熵增原理 能量的可用性和用 2.1 热力学第一定律 能量转换与守恒定律指出：一切物质都具有能量。能量既不可能创造，也不能消灭，它只能在一定的条件下从一种形式转变为另一种形式。而在转换中，能量的总量恒定不变。 一般表达式： 符号规定: Q 0 系统吸热. ?E 0 系统内能增加. W 0 系统对外界作正功. 热力学第一定律的本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用 热力学第一定律适用于 任何系统(气液固……) 的任何过程(非准静态过程也适用), 只要初、末态为平衡态. ? 另一叙述：第一类永动机（? = W/Q 1 ） 是不可能制成的. （根据热力学第一定律，为了获得机械能，则必须花费热能或其他形式能量，第一类永动机是不可能实现的。） 2.1 热力学第一定律 2.1 热力学第一定律 一、热力学能 　　热力学能是储存在系统内部的能量，它与系统内工质的内部粒子的微观运动和粒子的空间位置有关，是下列各种能量的总