暖通-第五章(1)20xx(完整版)
【正文】 （ 2） 熱力學(xué)第一定律是否可以解釋所有的熱現(xiàn)象 ？ （ 3） 熱量是否可以完全轉(zhuǎn)化成功 ？ 熱力學(xué)第一定律沒(méi)有涉及到的兩方面的問(wèn)題 ： 其一 ， 熱力學(xué)第一定律強(qiáng)調(diào)的是能量在數(shù)量上的守恒 ， 沒(méi)有考慮到不同類型的能量在作功能力上的差別； 其二 ， 熱力學(xué)第一定律不能判斷熱力過(guò)程的方向性 。 克勞修斯 (R. J. E. Clausius， 1822～ 1888年 )，德國(guó)物理學(xué)家。 兩種說(shuō)法都指出了自發(fā)現(xiàn)象的方向性，是同一客觀規(guī)律 — 自然過(guò)程的方向性，所以 兩種說(shuō)法是等效的 。 初始狀態(tài) 搖動(dòng)后 幾率大 幾率 很小 ?不可逆過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)從幾率較小的狀態(tài)到幾率較大的狀態(tài)的變化過(guò)程。 一 、 卡諾循環(huán) 卡諾循環(huán) 問(wèn)題 ： （ 1） 在高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩匆欢ǖ臈l件下 ，循環(huán)吸收的熱量最多能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌俟?？ 利用最理想的循環(huán)可以將熱量最大程度的轉(zhuǎn)化成功 。 1qwo??1212121111TTsTsTqqqw o ??????????oqq ???? 2121卡諾循環(huán)的效率 ： 121TT???注意 ： T1與 T2是熱源溫度。 （ 4） 在推導(dǎo)過(guò)程中未涉及工質(zhì)性質(zhì) ， 因此 ， 卡諾循環(huán)的熱效率與工質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān) 。 (對(duì)提高實(shí)際系統(tǒng)效率具有指導(dǎo)性 ) 可以 ?1,c大于 、 等于小于 1， 但 ?2,c 總是大于 1， 且?2,c =1+?1,c。39。39。 這一結(jié)果與熱機(jī) A不可逆的假設(shè)相矛盾 ， 因此 ?A＝ ?B也不成立 。假設(shè)用許多定熵線分割該循環(huán)，并相應(yīng)地配合上定溫線，從而構(gòu)成一系列微元卡諾循環(huán)。有鑒于此，想到了一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，根據(jù)公式 ds=dq/T，認(rèn)為 s為熱量與熱量之商，而且此概念與火有關(guān)（象征著熱）于是在商加上了火字旁，構(gòu)成了一個(gè)新字熵。 熵為高值 。 總之，熵增原理全面地、透徹地揭示了熱過(guò)程進(jìn)行的方向、限度和條件，這些正是熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)。 習(xí)題： 冬天用一熱泵向室內(nèi)供熱，使室內(nèi)溫度保持20oC。它們的初溫分別為 Ta和 Tb（ TaTb ），用它們作為冷、熱源，使熱機(jī)在其間工作，直至兩物體溫度相等為止。取空氣、一氧化碳和氧的摩爾比熱均為 Cv,m=21J/(molK)，Cp,m=(molK)。ppxRTTCxpxpxRTTCxxpxpxRTTCxxpTSpxTSxpxTSpxTSxxpxTSpxTSxxSSSoompAooompAoANNNmpANomoomooAomoomAoANNmNNmANmmm混合后總熵－混合前總熵 上式可改寫(xiě)為 ?????????????????????????????????????2211222,2111,122222lnln lnln lnlnxxxxxxxxRppxRTTCxppxRTTCxSoAooAoompAmpm式中 2222 , ompAoNmpANAmp CxCxC ??是空氣的摩爾比熱。上式最后一項(xiàng)，則是由于與氧混合的空氣中本身一部分就含有氧所引起的。此時(shí)不能把空氣當(dāng)成一種單一的組元，它的參數(shù)應(yīng)按混合物表達(dá)。 （ 2）若熱機(jī)為不可逆熱機(jī)，平衡溫度為 T’，求最大輸出功 Wb。問(wèn)帶動(dòng)該熱泵所需最小功是多少千瓦？ 解：該題屬于 消耗最小功或輸出最大功問(wèn)題 。 0?i s odS 把孤立體系中的熵增定律擴(kuò)展到了整個(gè)宇宙中，認(rèn)為在整個(gè)宇宙中熱量不斷地從高溫轉(zhuǎn)向低溫，直至一個(gè)時(shí)刻不再有溫差，宇宙總熵值達(dá)到極大。 （ 2）熵與熱力學(xué)概率的關(guān)系 S = k ln ? ( 玻爾茲曼關(guān)系式 ) ? K為 玻爾茲曼常數(shù) 平衡態(tài)對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)概率 ? 為最大。 ?微觀解釋 ：熵是分子不次序的一個(gè)量度 。 循環(huán)積分為零，表明該函數(shù)與路徑無(wú)關(guān)，是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)。 同理 ， 可證明相同熱源和相同冷源之間的一切可逆熱機(jī)的熱效率均相等 。39。 QW otB ????不可逆熱機(jī) A輸出功驅(qū)動(dòng)可逆熱機(jī) B逆循環(huán)工作。 逆卡諾循環(huán)可以用來(lái)致冷 、 可以用來(lái)供熱 ， 也可以同時(shí)具用兩種功能 ?？ㄖZ (N． L． Sadi Carnot， 1796－1832年 )。 必須是 卡諾循環(huán) 。 （ 3） 如何避免不可逆損失 ？ 或如何實(shí)現(xiàn)可逆循環(huán) ？ 過(guò)程 （ 或循環(huán) ） 保證 （ 1） 傳熱無(wú)溫差 ：工質(zhì)的溫度必須等于熱源溫度。只有在理想的可逆過(guò)程，幾率才保持不變。 為了證明采用如圖 a循環(huán)。
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