【正文】 通過摩擦使功 變熱的效應(yīng) (摩阻，電阻，非彈性變形，磁阻等） 不平衡勢差 不可逆根源 耗散效應(yīng) 耗散效應(yīng) 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 引入可逆過程的意義 ? 準(zhǔn)靜態(tài)過程是實際過程的 理想化 過程， 但并非 最優(yōu) 過程，可逆過程是 最優(yōu) 過程。 18 過程功和熱量 力學(xué) 定義 : 力 ? 在力方向上的 位移 熱力學(xué) 定義 (外文參考書 ） a、 當(dāng)熱力系與外界發(fā)生能量傳遞時，如果對外界的唯一效果可歸結(jié)為取起重物 ，此即為熱力系對外作功。 熱量 定義 外界向系統(tǒng)傳熱為正（ 吸熱為正 ） 系統(tǒng)向外界傳熱為負(fù)（ 放熱為負(fù) ） 統(tǒng)一規(guī)定： 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 熱 量 如 何 表 達(dá) ？ 熱量是否可以用類似于功的式子表示 ？ ？ 引入 “ 熵 ” 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 熵（ Entropy） 的定義 r e vQdST??reversible 熵的簡單引入 : r e vqdsT??比參數(shù) [kJ/] ds: 可逆過程 ?qrev除以傳熱時的 T所得的 商 清華大學(xué)劉仙洲教授命名為“ 熵 ” 廣延量 [kJ/K] 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 熵的說明 熵 是 狀態(tài)參數(shù) 熵 的物理意義： 熵 體現(xiàn)了 可逆過程 傳熱的 大小 與 方向 符號 規(guī)定 δQ可逆 =T dS 系統(tǒng) 吸熱 時 為 正 Q 0 dS 0 系統(tǒng) 放熱 時 為 負(fù) Q 0 dS 0 用途： 判斷熱量方向 計算可逆過程的傳熱量 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 熱量與容積變化功 能量傳遞方式 容積變化功 傳熱量 性質(zhì) 過程量 過程量 推動力 壓力 p 溫度 T 標(biāo)志 dV , dv dS , ds 公式 pdvw ?? T d sq ???? pdvw ?? T d sq條件 準(zhǔn)靜態(tài)或可逆 可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 示功圖與示熱圖 p V W T S Q 示功圖 溫熵 (示熱 )圖 ?? pdVW ?? Td SQ華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 【 例 12】 ?一氣缸活塞內(nèi)的氣體由初態(tài) p1=,V1=,緩慢膨脹到 V2＝ ,若過程中壓力與體積的關(guān)系為 pV=常數(shù)，試求氣體所做的膨脹功。 一旦取定系統(tǒng)， 沿邊界 尋找相互作用。因此有 ? p2p1 ? t2t1 ? c2c1 ?根據(jù)質(zhì)量守恒原理， = ，此外可以認(rèn)為氣流流經(jīng)噴管時的散熱可以忽略不計。 ?沒有過程就不會有遷移的能量 —— 功和熱。 可逆過程指 若 系統(tǒng)回到初態(tài)，外界同時恢復(fù)到初態(tài)。 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（ 1） 以冰水混合物為熱力系 90 ℃ 0 ℃ 緩慢加熱 外部溫差傳熱 準(zhǔn)靜態(tài)過程 系統(tǒng)內(nèi)部等溫傳熱，無耗散 內(nèi)可逆 外不可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（ 2） 蒸汽流經(jīng)減壓閥進(jìn)入汽輪機 典型的 不可逆過程 ，因有漩渦，產(chǎn)生 耗散 是不是 準(zhǔn)靜態(tài) ，取決于 開度 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（ 3） 帶活塞的氣缸中，水被緩慢加熱 緩慢加熱，每一時刻水有確定的溫度 準(zhǔn)靜態(tài)加熱 火與水有溫差 外不可逆 以 水 為系統(tǒng) 內(nèi)可逆 以 水＋活塞 為系統(tǒng) 活塞與壁面無摩擦 內(nèi)可逆 活塞與壁面有摩擦 內(nèi)不可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（ 4） 電或重物 電或重物帶動攪拌器加熱容器中氣體 電功 熱 機械功 熱 耗散 是否 準(zhǔn)靜態(tài) ，看加熱快慢 但 不可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 有用功 氣缸中氣體膨脹對外作功，準(zhǔn)靜態(tài)過程 氣體對外作功 若不考慮摩擦，外界得到功 但外界得到的有用功 pb p W pd V? ?bp p V W? ? ?重物（）bW W p V? ? ?有用華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的功 加熱 A腔中氣體， B被壓縮， B中理想氣體 B A 1）以 B中氣體為系統(tǒng) 絕熱，無摩擦 緩慢壓縮 準(zhǔn)靜態(tài) 無摩擦 可逆 B中氣體（理想氣體，可逆，絕熱） kp V C o n s t?B得到的功 B kCW pd V dVV????遵循 BAWW?華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 加熱 A腔中氣體， B被壓縮， B中理想氣體 B A 2）以 A中氣體為系統(tǒng) 絕熱，無摩擦 緩慢加熱 準(zhǔn)靜態(tài) 無摩擦 內(nèi)可逆 3）以 A腔為系統(tǒng) 4）以 A＋ B為系統(tǒng) 電功耗散為熱 不可逆 電功耗散為熱 不可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 自由膨脹過程 剛性，絕熱 真空 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A B B中沒有氣體，不能取做系統(tǒng) 以 A中原有氣體 為 系統(tǒng) A中氣體 非準(zhǔn)靜態(tài) A中氣體沒有作 功 沒有 作功對象 后進(jìn)去的對先進(jìn)去的 氣體作功了嗎？ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 氣體混合過程 剛性，絕熱， pApB ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A B 非準(zhǔn)靜態(tài)過程，非可逆過程 取 A或 B中氣體為系統(tǒng) 可逆熱力學(xué)沒法計算 相互有功的作用 取 A＋ B氣體為系統(tǒng)，無功 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 靈活處理功的計算 充氣球（不計及氣球彈力） 若 準(zhǔn)靜態(tài)過程 若取進(jìn)入氣球的 氣體為系統(tǒng) 但 pV的關(guān)系不知 ？ 若看外部效果， pb不變 外界得到功 pb?V=氣體作功 W pd V? ?華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 quiz ? 平衡態(tài) 的條件是什么？實現(xiàn) 準(zhǔn)平衡過程 的條件是什么？ 可逆過程 實現(xiàn)的條件又是什么？ ? “ 倘若容器內(nèi)氣體的絕對壓力沒有變化且大于大氣壓力，則安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)不變 ” 對否？ ? 廣延量參數(shù) ？它有什么特點？ ? 系統(tǒng)的 獨立參數(shù) 有幾個？ ? 正循環(huán) ？什么是 逆循環(huán) ？它們各自的 循環(huán)經(jīng)濟性 如何表示？ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 第 1次作業(yè) 15, 16, 17, 18