最新四章节热力学二定律幻灯片.ppt

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1、 基本要求：基本要求：1。深刻领会热力学第二定律的实质（两种说法）；。深刻领会热力学第二定律的实质（两种说法）；2。熟练掌握。熟练掌握卡诺循环和卡诺定律；卡诺循环和卡诺定律；3 3。掌握克劳修斯不等式；掌握克劳修斯不等式；4。掌握熵的概念、定义、计算和应用，熵增原理；。掌握熵的概念、定义、计算和应用，熵增原理；5。了解提高循环效率的基本途径、。了解提高循环效率的基本途径、pvcabd绝热线02211iiiiTqTq0)(irevTdq不可逆循环 0Tq等号表示可逆，不等号表示不可逆例例4-1 某热机中工质先从T1=1000K的热源吸热150kJ/kg，再从T1”=1500K的热源吸热450kJ

2、/kg，向T2=500K的热源放热360kJ/kg，试判断该循环能否实现；是否为可逆循环？若令该热机做逆循环，能否实现？解 0Tq027.050036015004501000150221111TqTqTqTq可以实现，不可逆027.050036015004501000150221111TqTqTqTq不能实现沿可逆过程的克劳修斯积分沿可逆过程的克劳修斯积分vp12acb循环1a2c10)()()(1221revcarevrevTqTqTq循环1a2b10)()()(1221revbarevrevTqTqTqrevarevarevcrevbTqTqTqTq)()()()(12211212沿可逆过

3、程的克劳修斯积分与路径无关，由初、终状态决定 ，这就引出了状态参数-熵的定义式。KkgkJ熵熵 S KkJ比熵比熵 s 2112)(revTqdss 对于微元过程：mdsTQddSTqddsrevrev)()(或revTqds)(由于熵是状态参数，所以不论过程是否可逆，熵由于熵是状态参数，所以不论过程是否可逆，熵变只由初终状态决定。变只由初终状态决定。沿不可逆过程的克劳修斯积分沿不可逆过程的克劳修斯积分 对于微元过程：对于微元过程：irevirevTQddSTqdds)()(或2112)(airevTqssvp21ba0)()()(1221revbairevirevTqTqTqrevbirev

4、aTqTq)(1221revbirevaTqTq)(2121revbTqss)(2112Tqdds 对于可逆过程取等号，对于不可逆过程取不等号对于可逆过程取等号，对于不可逆过程取不等号。过程中二者差值愈大，过程偏离可逆过程愈远。过程中二者差值愈大，过程偏离可逆过程愈远，过程的不可逆性也就愈大，过程的不可逆性也就愈大 。熵流与熵产熵流与熵产沿任何过程（可逆或不可逆）的克劳修斯积分，称为“熵流熵流”，用“ S Sf f”表示。21TQdSffgSSSS12gfSSSS)(12系统熵的变化量与熵流之差定义为熵产熵产，用“ S Sg g”表示熵流是由于系统与外界的发生热交换而引起的，其取值可正可负可为

5、零，而熵产是过程不可逆性的度量，可逆过程熵产为零，不可逆过程熵产大于零，任何过程的熵产不可能小于任何过程的熵产不可能小于零零。02112TQdSSSg四、熵的性质四、熵的性质1.熵是状态参数，是尺度量。2.T-s（温-熵）图上可逆过程曲线下的面积等于过程热量。revTqds)(Ts12s1s211212ssTdsq面积可逆过程 ds0 吸热 ds0 放热 ds=0 无热交换可逆的绝热过程为等熵过程3.熵产是过程不可逆性的度量。例例2 在压力为0.1013MPa时，用500K的恒温器把1kg、100 C的水加热成为100 C的水蒸汽，需要热量2257kJ/kg，试求这一过程中工质比熵流，比熵的变

6、化量和比熵产。解：)/(514.45002257KkgkJTqsf)/(048.615.2731002257KkgkJTqsww)/(534.1514.4048.6KkgkJsssfwgTQdS0Qd0isodS孤立系统熵增原理是指孤立系统或绝热系统的总体熵孤立系统熵增原理是指孤立系统或绝热系统的总体熵是永远不会减小的，而孤立系统中的个别物体（子是永远不会减小的，而孤立系统中的个别物体（子系统）的熵是可以增加、减小或不变的，与过程有系统）的熵是可以增加、减小或不变的，与过程有关。关。1. 1. 熵产可作为过程不可逆性的度量。（孤立熵产可作为过程不可逆性的度量。（孤立系统的熵增即为熵产）系统的熵

7、增即为熵产）2. 2. 根据孤立系统熵的变化可判断过程进行的根据孤立系统熵的变化可判断过程进行的方向（可逆、不可逆、不能实现）。方向（可逆、不可逆、不能实现）。3. 3. 孤立系统的平衡条件为孤立系统的平衡条件为：0max,isoisoisodSSS或，不能实现，不可逆，可逆000isoisoisodSdSdS例例3 已知已知A、B、C3个热源的温度分别为个热源的温度分别为500k、400k和和 300k，有可逆机在这，有可逆机在这3个热源间工作。若可逆机从个热源间工作。若可逆机从 A热源净吸人热源净吸人3000kJ热量，输出净功热量，输出净功400kJ，试求，试求 可逆机与可逆机与B、C两热

8、源的换热量，并指明方向。两热源的换热量，并指明方向。例例4 欲设计一热机，使之能从温度为欲设计一热机，使之能从温度为973k的高温热源吸的高温热源吸 热热2000kJ，并向温度为，并向温度为303k的冷源放热的冷源放热800kJ。问此。问此 循环能否实现？循环能否实现？两种说法。两种说法。卡诺循环：卡诺循环：，由定温吸热、绝热膨胀、定温放 热、绝热压缩四个可逆过程组成。 （2 2）卡诺定理：）卡诺定理：在温度为在温度为T T1 1的高温热源和温度为的高温热源和温度为T T2 2的低温热源之的低温热源之 间工间工 作的一切作的一切，其热效率相等，与工质的性质无关；在温度，其热效率相等，与工质的性质无关；在温度 为为T T1 1的高温热源和温度为的高温热源和温度为T T2 2的低温热源之间工作的的低温热源之间工作的，以卡，以卡 诺循环的热效率为最高。诺循环的热效率为最高。 （3 3）提高循环热效率的基本途径。）提高循环热效率的基本途径。(T1 ,T2 (T1 ,T2 ；减少不可逆性）；减少不可逆性）0Tq2112)(revTqdss21TQdSffgSSSS12TQdS0isodSgfSSSS)(12121211TTqqc