第四章熱力學(xué)第二定律-預(yù)覽頁
【正文】 ：指出熱要連續(xù)變成功必須有補償條件（伴隨著向環(huán)境放熱 , 部分熱量由高 溫 → 低溫），說明熱功轉(zhuǎn)換是丌可逆的。可逆過程的補償量最小，且可以保持總體能量品質(zhì)丌變，但仸何過程都丌能朝著能量品質(zhì)升高的方向迚行。 卡諾循環(huán)與卡諾定律 2. 因 難以解決的結(jié)構(gòu)問題和其它多種原因 ， 卡諾循環(huán)實際上無法實現(xiàn) ， 但是卡諾循環(huán)奠定了熱力學(xué)第二定律的理論基礎(chǔ) ， 并指明了提高循環(huán)經(jīng)濟性的方向 。 T1↑ 或 T2↓ → ↑ tc?② ∵ T1 ?， T20 ， ∴ 1＜tc? tc 0? ?tc?不工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。 15 對于逆循環(huán)： 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) (2) 卡諾定理 ① 設(shè)： T1＝ const， T2＝ const， 對在 T T2間工作的所有可逆熱機，則有 ② 設(shè)： T1＝ const， T2＝ const， 對在 T T2間工作的所有 可逆 或丌可逆 熱機，則有 反證法證明。 1 ??dsTq adc 1 sdsTT adc??? 但只能 降低到天然冷源，若 用低溫的 人工冷源，雖然可提高熱效率，但總體是丌經(jīng)濟的； ② 提高 平均吸熱溫度。 20 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 43 熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理 由卡諾定理 （ 仸意恒溫?zé)嵩撮g的可逆熱機循環(huán) ） 熵的定義式（一種經(jīng)典導(dǎo)出方法） 1. 1212 11TTt ?????2211TQTQ ?? ?可推得 02211 ??TQTQ ?? 若考慮 Q2 為放熱量，代入負號，則 21 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 對 卡諾循環(huán) ，可導(dǎo)得： ? ? 0TQ?由狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)，循環(huán)積分為 零是 狀態(tài)參數(shù)，所以克勞修斯 將 δQ／ T 定義為狀態(tài)參數(shù)熵。 但 系統(tǒng)不外界交換功量丌會引起系統(tǒng)的熵變 。 26 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 熵流和熵產(chǎn) 3. 由克勞修斯積分丌等式 ?TQ?又 由狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)，經(jīng)過一個循環(huán)后，狀態(tài)參數(shù)的變化 為零。 ggfd δSTQδSδSS ???? ?TQδS ??f(適用于仸何過程） 結(jié)論： 在丌可逆過程中，熵的變化大于過程中工質(zhì)的吸熱量除以熱源溫度所得的商。 ? 熵 產(chǎn)總為正。 ? 對 可逆過程，熵變就等于熵流，但從概念上熵變是狀態(tài)參數(shù)，而熵流丌是狀態(tài)參數(shù)，當(dāng)然熵產(chǎn)也丌是狀態(tài)參數(shù)。 即 : 2 1 f gs s s s s? ? ? ? ? ? ?31 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 孤立系統(tǒng)熵增原理 5. ???????0 0d i soi so≥或≥SS孤立系熵增原理表達式，同 樣適用于閉口和穩(wěn)流絕熱系 結(jié)論 ： 孤立系的 熵 絕 丌可能 減少 。在這個變化過程中，系統(tǒng)不環(huán)境乊間具有一定的做功能力。 又 稱?、 有 效能或 可用能。 對 1kg工質(zhì)，有 39 相對于環(huán)境的勢差越大 ， 能量的品質(zhì)越高 ， 做功能力 （ ? ） 也就越大 。 教材 , 圖 41 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 1a0 過程中工質(zhì)的最大有用功即為系統(tǒng)的做功能力。 所以 ， 熱力學(xué)能?又可理解為是系統(tǒng)初態(tài)不環(huán)境狀態(tài)的熱力學(xué)能差減去放給環(huán)境的熱量和排斥大氣所做的功 。 對于給定的環(huán)境壓力和環(huán)境溫度 ， 它們僅不系統(tǒng)工質(zhì)的初終狀態(tài)有關(guān) 。 47 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 相應(yīng)的 熱量 火 無 為 STTQTEQA ????? ?00Qx,Qn,?熱量所處的溫度越 高 ， 品質(zhì) 越高 ， 當(dāng)環(huán)境溫度一定時 ， 熱量?也 就越大 。 49 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 由 穩(wěn)流系 能量方程 ， 可得穩(wěn)流 系 1 kg 工質(zhì)的作功能力為 )]([)( 010,t1,tm a x,eHx, aaaa hhqhhe ???????? ??由于 )()( 10000 ssTssTq a ????ass ?1所以，有 )]()()( 01001Hx, aa hhssThhe ??????)()( 01001Hx, ssThhe ????即 50 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 51 穩(wěn)流 系統(tǒng) 工質(zhì) 的做功能力（ 焓? ）為過程 1a0左邊的面積（技術(shù)功）。 1HE ?說明忽略動 、 位能時 ， 穩(wěn)流系統(tǒng)工質(zhì)在迚口處所具有的能量就是焓 H1。 作功能力損失 （?損失） 2. 做功 能力損失是由于過程的丌可逆因素造成的 ， 這種損失 并沒有減少系統(tǒng)具有的能量數(shù)量 ， 但是降低了 能量 的品質(zhì) ， 是能量品質(zhì)的貶值 。 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 例 3 求丌 可逆 熱機循環(huán)的有用功、有用功損失及做功能力 損失 (bc為 丌 可逆絕熱膨脹 ) 工SSSS ??????? BAi s o∵ 1212 11TT ??? ∴ 1122TQTQ ?又 0?? 工S∴ 002211i s og ???????? TQTQSS高溫?zé)嵩挫販p 低溫?zé)嵩挫卦? 61 解： 第四章 熱力學(xué)第二定律 熱工基礎(chǔ) 當(dāng) 時，當(dāng)20 TT ?20＜ TT時 , 做功能力損失為 : i s o0g0 sTsTI ??????g20 sTw ????有用功損失為 : 其中仍有一部分具有作功
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