化工熱力學(xué)ch3熱力學(xué)第一定律(已修改)
2025-10-25 12:04 本頁(yè)面
【正文】 1 第四章 熱力學(xué)第二定律 2 功熱間的轉(zhuǎn)換 （熱力學(xué)第二定律） 一 .基本概念 才可進(jìn)行的過(guò)程 自發(fā)過(guò)程：不消耗功 非自發(fā)過(guò)程：消耗功 3 ? 熱力學(xué)第二定律 ? 克勞修斯說(shuō)法：熱不可能自動(dòng)從低溫物體傳給高溫物體。 ? 開爾文說(shuō)法：不可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓? 熱力學(xué)第二定律說(shuō)明過(guò)程按照特定方向，而不是按照任意方向進(jìn)行。 自然界中的物理過(guò)程能夠自發(fā)地向平衡方向進(jìn)行。 4 水往低處流 5 氣體由高壓向低壓膨脹 6 熱由高溫物體傳向低溫物體 7 ? 我們可以使這些過(guò)程按照相反方向進(jìn)行 ，但是需要消耗功 。 ? 第一定律沒有說(shuō)明過(guò)程發(fā)生的方向 ，它告訴我們能量必須守衡 。 ? 第二定律告訴我們過(guò)程發(fā)生的方向 。 8 自發(fā)、非自發(fā)和可逆、非可逆之間的區(qū)別？ ? 自發(fā)與非自發(fā)過(guò)程決定物系的始、終態(tài)與環(huán)境狀態(tài)； ? 可逆與非可逆過(guò)程是（考慮）過(guò)程完成的方式，與狀態(tài)沒有關(guān)系。 9 ? 可逆過(guò)程： ? 沒有摩擦，推動(dòng)力無(wú)限小 , 過(guò)程進(jìn)行無(wú)限慢 。 ? 體系內(nèi)部均勻一致，處于熱力學(xué)平衡 。 ? 對(duì)產(chǎn)功的可逆過(guò)程，其產(chǎn)功最大，對(duì)耗功的可逆過(guò)程，其耗功最小 。 ? 逆向進(jìn)行時(shí)，體系恢復(fù)始態(tài)，環(huán)境不留下任何痕跡。 ? （也即沒有功熱得失及狀態(tài)變化） ? 不可逆過(guò)程： ? 有摩擦，過(guò)程進(jìn)行有一定速度 。 ? 體系內(nèi)部不均勻（有擾動(dòng)，渦流等現(xiàn)象） 。 ? 逆向進(jìn)行時(shí)，體系恢復(fù)始態(tài)，環(huán)境留下痕跡 。 ? 如果與相同始終態(tài)的可逆過(guò)程相比較，產(chǎn)功小于可逆過(guò)程，耗功大于可逆過(guò)程。 10 二 .熱功轉(zhuǎn)換與熱量傳遞的方向和限度 ? 高溫 低溫 自發(fā) 非自發(fā) 限度： Δt=0 ? 功 熱 100%非自發(fā) 100%自發(fā) 熱功轉(zhuǎn)化的限度要由卡諾循環(huán)的熱機(jī)效率來(lái)解決 11 12 熱機(jī)的熱效率 火力發(fā)電廠的熱效率大約為40% 高溫?zé)嵩? TH 低溫?zé)嵩? TL 1211W? ????卡諾熱機(jī)的效率 1211TTQW ?????13 三 .熱與功轉(zhuǎn)化的限度 —— 卡諾循環(huán) 卡諾循環(huán)： ? 熱機(jī) ? 高溫?zé)嵩矗ê?TH） ? 低溫?zé)嵩矗ê?TL） 工質(zhì)從高溫?zé)嵩?TH吸收熱量，部分轉(zhuǎn)化為功，其余排至低溫?zé)嵩?TL。 TH TL QH QL WC 圖形 14 卡諾循環(huán)由四個(gè)過(guò)程組成。 ?可逆等溫膨脹 ?可逆絕熱膨脹 ?可逆等溫壓縮 ?可逆絕熱壓縮 T S 1 2 3 4 QH QL Wc P V 1 2 3 4 QH Wc QL 15 工質(zhì)吸熱溫度大于工質(zhì)排熱溫度，產(chǎn)功過(guò)程 正卡諾循環(huán)的結(jié)果是熱部分地轉(zhuǎn)化為功，用熱效率來(lái)評(píng)價(jià)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性 熱效率 : 熱量輸入移走凈功???HSQW?熱效率的物理意義： 工質(zhì)從高溫?zé)嵩次盏臒崃哭D(zhuǎn)化為凈功的比率。 正卡諾循環(huán)： 16 ∵ Δ H 為狀態(tài)函數(shù) ， 工質(zhì)通過(guò)一個(gè)循環(huán) SWQH ???據(jù)熱力學(xué)第一定律 : ∴ Δ H = 0 Q =QH+QL CS WWW ?? ?LHC
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