热力学第三章第三部分.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,3-10 熵,增,原理,可逆循环,p,v,1,2,a,b,熵变与路径无关,只与初终态有关,Entropy change,不可逆过程,S,与传热量,的关系,任意不可逆循环,p,v,1,2,a,b,=,可逆,不可逆,S,与传热量,的关系,=,可逆,不可逆,：不可逆过程,定义,熵产：纯粹由不可逆因素引起,结论：,熵产是过程不可逆性大小的度量,。,熵流：,永远,热二律表达式之一,Entropy flow and Entropy generation,熵流、熵产和熵变,任意不可逆过程,可逆过程,不可逆绝热过程,可逆绝热过程,不易求,熵变的计算方法,理想气体,仅可逆过程适用,T,s,1,2,3,4,任何过程,熵,变的计算方法,非理想气体：,查图表,固体和液体：,通常,常数,例：水,熵变与过程无关，假定可逆：,熵,变的计算方法,热源（蓄热器）：,与外界交换热量，,T,几乎不变,假想蓄热器,R,Q,1,Q,2,W,T,2,T,1,T,1,热源的熵变,熵,变的计算方法,功源（蓄功器）：,与只外界交换功,功源的熵变,理想弹簧,无,耗散,孤立系统熵增原理,孤立系统,无质量交换结论：,孤立系统的熵只能增大，或者不变，,绝不能减小,，,这一规律称为,孤立系统,熵增原理,。,无热量交换,无功量交换,=,：可逆过程,：不可逆过程,热二律表达式之一,为什么用,孤立系统？,孤立系统,=,非孤立系统,+,相关外界,=,：可逆过程,reversible,：,不可逆过程,irreversible,T,2,),Q,T,2,T,1,用克劳修斯不等式,用,用,用,没有循环,不好用,不知道,孤立系熵增原理举例,(1),Q,T,2,T,1,取,热源,T,1,和,T,2,为孤立系,当,T,1,T,2,可,自发传热,当,T,1,T,2,不能传热,当,T,1,=,T,2,可逆传热,孤立系熵增原理举例,(1),Q,T,2,T,1,取,热源,T,1,和,T,2,为孤立系,S,T,T,1,T,2,孤立系熵增原理举例,(2),两恒温热源间工作的可逆热机,Q,2,T,2,T,1,R,W,Q,1,功源,孤立系熵增原理举例,(2),Q,2,T,2,T,1,R,W,Q,1,功源,S,T,T,1,T,2,两恒温热源间工作的可逆热机,孤立系熵增原理举例,(3),T,1,T,2,R,Q,1,Q,2,W,假定,Q,1,=,Q,1,，,tI,R,tR,，,W,W,可逆时,IR,W,Q,1,Q,2,两恒温热源间工作的不可逆热机,孤立系熵增原理举例,(3),T,1,T,2,IR,W,Q,1,Q,2,两恒温热源间工作的不可逆热机,S,T,T,1,T,2,R,Q,1,Q,2,W,孤立系熵增原理举例,(4),功,热,是不可逆过程,T,1,W,Q,功源,单热源取热,功,是不可能的,孤立系熵增原理举例,(5),Q,2,T,2,T,0,W,Q,1,功源,冰箱制冷过程,若想,必须加入,功,W,使,热力学第一定律从能量的“量”出发：孤立系能量守恒,热力学第二定律从能量的“质”出发：孤立系熵不守恒,3-11,热力学第二定律的数学表达式，熵方程,闭口系,开口系,out(2),in(1),S,cv,Q,W,稳定流动,熵方程,3-12,热力系的有效能,热力学第一定律把各种不同形式的能量在数量上联系起来-相互转换，能量守恒。,热力学第二定律指出，不同形式能量的品位是不同的表现为转换为功的能力不同。,能量除了有量的多少，还有品位的高低。,有效能,系统能完成的最大功量，系统的作功能力，称为有效能。,三种不同品质的能量,1,、,可无限转换的能量,如：,机械能、电能、水能、风能,理论上可以完全转换为功的能量 高级能量,2,、,不能转换的能量,理论上不能转换为功的能量,如：,环境（大气、海洋）,3,、,可有限转换的能量,理论上不能完全转换为功的能量 低级能量,如：,热能、焓、内能,（,Ex,）,（,An,）,（,Ex+An,）,Ex,与,An,Ex,的定义,当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换,为任何其它能量形式的那部分能量，称为,Ex,100%,相互转换,功,能量中除了,Ex,的部分，就是,An,Ex,作功能力,Ex,作功能力,环境一定，能量中最大可能转换为功的部分,500,K,100,kJ,1000,K,100,kJ,T,0,=293,K,T,0,=293,K,热一律和,热二律的,Ex,含义,一切过程，,Ex,+,An,总量恒定,热一律：,热二律：,在可逆过程中，,Ex,保持不变,在不可逆过程中，部分,Ex,转换为,An,Ex,损失、作功能力损失、能量贬值,任何一孤立系，,Ex,只能,不变或减少，,不能增加,孤立系,Ex,减,原理,由,An,转换为,Ex,不可能,热量的,Ex,与,An,1,、,恒温热源,T,下的,Q,Ex,Q,:,Q,中最大可能转换为功的部分,T,S,T,0,Ex,Q,An,Q,卡,诺循环的功,T,热量的,Ex,与,An,2,、,变温热源,下的,Q,T,S,T,0,Ex,Q,An,Q,微元卡诺循环的功,热量的,Ex,与,An,的,说明,1、,Q,中最大可能转换为功的部分，就是,Ex,Q,T,S,T,0,Ex,Q,An,Q,2、,Ex,Q,=,Q,-,T,0,S,=,f,(,Q,T,T,0,),Ex,损失,3,、,单热源热机不能作功,T,=,T,0,Ex,Q,=0,4、,Q,一定，不同,T,传热,Ex,损失，作功能力损失,Q,T,0,一定，,T,Ex,Q,T,一定，,Q,Ex,Q,