熱工基礎(chǔ)a第四章(熱力學(xué)第二定律)西南交大載運(編輯修改稿)
2024-08-31 18:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 概括性卡諾循環(huán) 式中 1T ——平均加熱溫度； 2T ——平均放熱溫度。 1211TTT dsT dsabcadct ???? ???結(jié)論： 1T 2T t?1）在兩個變溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機， 121TTt ???且隨 ↑， ↓， ↑。 2）在兩個相同的溫度界限間工作的一切可逆熱 機中，卡諾熱機的熱效率最高。 第三節(jié) 熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理 一、熵的導(dǎo)出（一種經(jīng)典方法） 由卡諾定理 （兩恒溫?zé)嵩撮g的可逆循環(huán)） 1212 11TTt ?????若考慮 Q2為放熱量，代入負(fù)號，則 2211TQTQ ?? ?可推得 02211 ??TQTQ ??根據(jù)狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)， 狀態(tài)參數(shù)是全微分，循環(huán)積分為零 , 即 “ δQ／ T “也具有狀態(tài)參數(shù)的特征 ,所以 定義為 狀態(tài)參數(shù)熵 。 ( 對于任意的可逆循環(huán)，經(jīng)過 P6 圖 ，可以推導(dǎo)出與卡諾循環(huán)相同的結(jié)果 ) 熵的定義式為 : TQdS re ??? J/k（或 kJ/k） Tqds re ??? J/（ kgk） [或 kJ/（ kgk） ] 式中 T 熱源溫度（可逆換熱過程中等于工質(zhì)溫度） 適用微元 可逆過程 對 卡諾循環(huán) ，則可導(dǎo)得 ? ? 0TQ? 對于 可逆等溫 過程 : Δ S= ∫δQ／ T 即 ΔS= Q／ T Δ s= ∫δq／ T 即 Δs= q／ T 對簡單可壓縮系統(tǒng)任意過程熵變計算式 ??????????dpdhqpdduqdsTq????? Tpdduds ???TdPdhds ???或 實用的計算式就是我們以前推出的三個公式 。 二、克勞修斯積分不等式 1. 不可逆過程中熵變的分析 分析不可逆循環(huán) 1A2B1 。 對任一個微元熱循環(huán)： 根據(jù)卡諾定理 1212 11TTtct ????? ????2211TQTQ ?? ?上式中 2Q? 若改為代數(shù)值，則有 02211 ??TQTQ ??01221 ?? ?? TQTQ BA ?? ，即 對不可逆循環(huán) ? ? 0TQ? （注意： δQ／ T 不是熵） 對可逆循環(huán)則可導(dǎo)得 ? ? 0TQ? 對任意循環(huán)： ? TQ? ≤0 — 克勞修斯 積分 不等式 克勞修斯 積分絕 不 可能大于零， 表示過程進(jìn)行的可能性及方向。 是 熱力學(xué)第二定律的一種數(shù)學(xué)表達(dá)式 。 二、 熵流和熵產(chǎn) 由克勞修斯積分不等式 0??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。所以對一個任意過程 12，有 對 可逆 過程： 克勞修斯積分式 等于 該過程的熵變， 對 不可逆 過程：克勞修斯積分式 小于 該過程的熵變。 STQ ???21 ?——熱力學(xué)第二定律的又一表達(dá)式 對 不可逆 微元過程： TQdS ?? 或 Tqds ?? 。 熵方程定義：用 dsg 表示 δQ/T 與 ds 之間的差值 熵流 dSf：由 (系統(tǒng)與外界間 )傳熱引起的系統(tǒng)熵變化。 熵產(chǎn) dSg：由（系統(tǒng)內(nèi)部）不可逆損失引起的熵變化。 或 TQdSdSg???TQdSf?? (適用任何過程） 結(jié)論：在不可逆過程中，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。 ds = δQ/T + dsg = dsf + dsg 討論： 1. 熵流 可正可負(fù) ， 系統(tǒng)吸熱，熵流為正；系統(tǒng)
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