孤立系统熵增原理课件.pptVIP

第五章热力学第二定律

本章目录5.1热力学第二定律的实质与表述5.2卡诺循环与卡诺定理5.3状态参数熵及熵方程5.4孤立系统熵增原理与作功能力损失5.5火用与火无

热力学第一定律揭示了能量在转换与传递过程中数量守恒的客观规律。但是否任何不违反热力学第一定律的过程是否都可以实现呢？事实并非如此。举例：一块烧红的铁板

热力学第一定律有两方面的问题没有涉及到：并不合理。

自发过程的方向性自发过程：不需要任何附加条件而自动进行的过程。l热量由高温物体传向低温物体l机械运动摩擦生热，即由机械能转换为热能l两种不同种类或不同状态的气体放在一起相互扩散混合l水自动地由高处向低处流动l电流通过导线时发热l电流自动地由高电势流向低电势自然界自发过程都具有特定的方向，而不是双向.

自发过程的方向性摩擦生热功量热量100%发电厂功量热量40%放热

5.1热二律的表述与实质1、开尔文－普朗克表述2、克劳修斯表述3、两种表述的关系4、热力学第二定律的实质

5.1热二律的表述与实质热二律的表述有60-70种,1850年1851年克劳修斯表述开尔文－普朗克表述热功转换的角度热量传递的角度

1、开尔文－普朗克表述不可能制造只从一个热源取热使之完全转变为机械能而不引起其它变化的循环发动机。是指外界需要付出一定的代价和发生一定的变化，这正是功变热自发过程的不可逆特征。热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一部分传给冷源。实际上是对热效率为100%的机器的否定，说明热机的热效率只能小于100%。

热二律与第二类永动机第二类永动机：设想的从单一热源取热并使之完全变为功的热机。这类永动机但违反了热力学第二定律并不违反热力学第一定律第二类永动机是不可能制造成功的环境是个大热源

热一律与第一类永动机第一类永动机：不消耗任何能量而能不断做功的机器。这类永动机违反热力学第一定律第一类永动机是不可能制造成功的

2、克劳修斯表述不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。是指外界要发生一定的变化。这正是热由高温传向低温自发过程的不可逆性。代价：耗功空调,制冷热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。

3、两种表述的关系开尔文－普朗克克劳修斯表述：表述完全等效!!!违反一种表述,必违反另一种表述!!!

4、热力学第二定律的实质论述热力过程进行的方向性及能质退化与贬值的客观规律。

热二律否定第二类永动机?t=100％不可能热机的热效率最大能达到多少？又与哪些因素有关？

5.2卡诺循环与卡诺定理法国工程师卡诺(S.Carnot)，1824年提出卡诺循环热二律奠基人效率最高

5.2卡诺循环与卡诺定理1、卡诺循环—理想可逆热机循环2、卡诺循环热机效率3、卡诺逆循环4、卡诺逆循环?卡诺制冷循环5、卡诺逆循环?卡诺制热循环6、卡诺定理7、卡诺定理的意义8、卡诺定理举例

1、卡诺循环—理想可逆热机循环a-b定温吸热过程，q=T(s-s)1121b-c可逆绝热（定熵）膨胀过程，对外作功c-d定温放热过程，q=T(s-s)2221d-a可逆绝热（定熵）压缩过程，对内作功

2、卡诺循环热机效率T1q1Rcw（1）卡诺循环热机效率定义q2T2

（2）卡诺循环热机效率的说明??只取决于恒温热源T和T而与t,c工质的性质无关；12?T?T?温差越大，?越高;t,c，1t,c,2t,c?T=?K,T=0K,??100%，热二律;12t,c?当T=T，?=0,单热源热机不可能.12t,c

3、卡诺逆循环

4、卡诺逆循环?卡诺制冷循环

5、卡诺逆循环?卡诺制热循环

6、卡诺定理

7、卡诺定理的意义（1）使热机经历的循环尽可能接近卡诺循环。（2）尽量减少循环的不可逆性，如减少摩擦、泄漏、掺混等。（3）从原则上提出了提高热效率的途径：尽量扩大循环的极限温度范围，即提高热源温度，降低冷源温度。（4）解决了热机热效率的极限值问题：在相同的热源与冷源之间，卡诺循环的热效率最高，一切其他实际循环，均低于卡诺循环的热效率。

8、卡诺定理举例A热机是否能实现1000K2000kJ1200kJ1500kJ800kJA可能如果：W=1500kJ500kJ300K不可能

上次课主要内容：1、热力学第二定律的表述与实质：克说法：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化开说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全转变为机械能而不引起其它变化的循环发动机。实质：论述热力过程进行的方向性及能质退化与贬值客观规律。2、卡诺循环与卡诺定理热机：

5.3状态参数熵及熵方程1、熵的导出2、克劳修斯积分不等式例题3、熵方程（1）闭口系统熵方程（2）开口系统熵方程