【文章內(nèi)容簡介】 熱量。故： 00L S id sy s sy s sy s sy sW W W H Q T S H T S Q? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?s sy sW H Q? ? ? 0SurQST? ? ? 0 SurQ T S? ? ? ?代入上式： ? ? tS ursy sS ursy sL STSSTSTSTW ?????????? 0000t gSS? ? ? 則 ：0gLW T S??耗功過程： Sida WW??是兩個同品位的能量之比。所以比 a? T?更合理。 是反應(yīng)過程可逆的程度，故又稱為可逆度。 a? 1?a?時表示為可逆過程。不可逆過程 a?恒小于 1； 越接近于 1，越合理。 a 熱力學效率（ ） a產(chǎn)功過程： idSa WW??當實際功無法求出時，可通過理想功和損耗功求熱力學效率 a?，再求實際功。 產(chǎn)功： id LaidWWW???耗功： idaid LWWW? ? ?過程不可逆性越大， LW增加， a?減少。因此合理用能 就要減少 ，增加 。 LWa? 有效能 功和熱的數(shù)量與質(zhì)量 能量的級別與有效能 問題：數(shù)量相同的能量做功能力是否相同？ 能量不但有數(shù)量，還有品位。 化工生產(chǎn)中主要能量形式 熱能： 機械能： 電能： 化學能 能量的級別（品位） 自然界能量 高級能量 低級能量 僵態(tài)能量 能量的貶質(zhì)： 是指由高品位能量轉(zhuǎn)化為低品位能量 . 合理用能： 就是希望獲得的功要多，消耗的功要少， 損失的功要小。 節(jié)能： 實質(zhì)對高級能量和低級能量而言，對于僵態(tài)能量， 由于其不能轉(zhuǎn)化為功，故無研究的必要。 定義：體系由所處的狀態(tài)變到基本態(tài)時所提供的理想功。 為了表達體系處于某狀態(tài)的作功能力，必須確定基準態(tài)， ， 并定義在基準態(tài)下體系作功能力為零， 0?xE偏離基準態(tài) ， 0?Ex偏離越遠， XE越大，因此有效能反應(yīng)了體系處于某狀 有效能 態(tài)時所具有的最大作功能力。 規(guī)定體系的環(huán)境為基準態(tài)。環(huán)境是指人類活動的環(huán)境： 大氣、地球、水源 …… 變到基準態(tài)包括兩個概念： （ 1）與基準態(tài)完全相同。 （ 2）與基準態(tài)達到完全平衡。 完全平衡 熱平衡 —— 溫度相等 力平衡 —— 壓力相等 化學平衡 —— 組成相等或平衡聚集狀態(tài)、 濃度達到化學平衡 我們規(guī)定環(huán)境的 T、 P化學組成不變（即恒定的），規(guī)定了 基準態(tài)的規(guī)定原則： T、 P及化學組成的環(huán)境并不是自然環(huán)境，這種人為規(guī)定的環(huán) 境即為環(huán)境模型。我們是以環(huán)境模型為基準態(tài)。 能級： 單位能量所含的有效能稱為能級，或稱為有效能濃度， 用 Ω表示。能級是衡量能量質(zhì)量的指標，能級的大小代表體系 能量品質(zhì)的優(yōu)劣。 高級能量： Ω=1 僵態(tài)能量： Ω=0 低級能量： 1Ω0 Ω越大， 有效能越高，利用價值愈大。 有效能 的組成（有四個主要組成部分） 1） 動能有效能 ? ?,xkE能 100%的轉(zhuǎn)化為理想功。 2,1E2xk u??2） 位能有效能 ? ?,xp也能 100%轉(zhuǎn)化為理想功。 ,E hgxp ??3） 物理有效能 ? ?,x phE能部分的轉(zhuǎn)化為理想功。 4） 化學有效能 ? ?,x ch能部分的轉(zhuǎn)化為理想功。 對于穩(wěn)定流動過程，流體的有效能系有以上四個有效能成分構(gòu)成： , , , ,E E E E Ex x k x p x ph x c h? ? ? ? 穩(wěn)流過程有效能計算 系統(tǒng)處于基準態(tài)時，各部分有效能均為零。 物理有效能的計算： 2 1 0 2 1( ) ( )idW H H T S S? ? ? ?當終態(tài)為環(huán)境狀態(tài)（基準態(tài)）時，則： id 0 0 0( ) ( )XPhE W H H T S S? ? ? ? ? ? ?H、 S 是流體處于某狀態(tài)的焓和熵， 00HS、是流體在基準態(tài)下的焓和熵， 物質(zhì)的焓和熵可利用熱力學圖表或公式求得， 即可用上式求得物理有效能。 例 611 熱量有效能： 定義：熱量相對于平衡環(huán)境態(tài)所具有的最大作功能力。 ? ?,xQE 0, Hx Q HHTTEQT???????? 由卡諾熱機效率 x, 0QSHkH H HEW T TQ Q T??? ? ? 得： 對于恒溫熱源： 0, 1xQTT????????對于變溫熱源： 0,m1 TmT為熱力學平均溫度 有效能與理想功的異同 區(qū)別： 有效能與其基準態(tài)有關(guān)，可將其看作是復合的狀態(tài)函數(shù)。 有效能當其基準態(tài)一定時，在某一狀態(tài)下有一定值。 ? ? 理想功是指一個過程體系所能提供的最大功（由兩個 狀態(tài)決定）。 有效能可看作理想功的特例。 化學有效能的計算： ? ? ? ?, 0 0x c hE H H T S S? ? ? ?化學有效能：是由于系統(tǒng)與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換或化學反應(yīng)，達到與環(huán)境 平衡時所具有的有效能值。 元素的化學有效能：元素與環(huán)境物質(zhì)進行化學反應(yīng)變成基準物所提供的 最大化學反應(yīng)有用功 聯(lián)系： 某物系處于狀態(tài) 1和狀態(tài) 2的物理有效能分別為： 1 0 1 0 0 1( ) ( )xE H H T S S? ? ? ? ?2 0 2 0 0 2( ) ( )xE H H T S S? ? ? ? ?當體系從狀態(tài) 1變到狀態(tài) 2時， )]()([)()( 1001020230 SSTHHSSTHH ?????????? )()( 12023 SSTHH ???? 21x x xE E E? ? ?STH ????0idW即： ? ?6 37id XWE? ? ? 不可逆過程的有效能 損失與無效能 ? ?6 37id S LW W W? ? ?代 入 式 00x s L s t s gE W W T S W T S? ? ? ? ? ? ? ? ?在不可逆過程中，有部分有效能降級而不能變?yōu)橛杏霉Γ@ 部分稱為有效能損失或 無效能。 一切實際生產(chǎn)過程都是不可逆過程，而過程的不可逆是導致能量損失的 根本原因。 不可逆過程的功 不可逆過程的有效能損失 能量可分為兩部分： 即： 系統(tǒng)總能量＝有效能＋無效能 對于穩(wěn)流過程： )()( 000 SSTHHE X ????? )]([ 000 SSTHH ????例：恒溫熱源熱量有效能 ： TTTTQEXQ001 ???????? ??即： NQXQ AEQ ??總能 熱量無效能 QTTQ ?0當系統(tǒng)溫度降至環(huán)境溫度時， T0=T，則： ， 表示全部熱量都變成了無效能，系統(tǒng)不再有作功能力。 總能量 無效能 總之，能量可分為 有效能 和 無效能 兩部分，其中有效能是 高級能量， 可將其轉(zhuǎn)化為有用功，無效能是僵態(tài)能量，不能轉(zhuǎn) 化為有用功，節(jié)能的正確含義就是節(jié)約有效能。 對于可逆過程， 有效能無損耗，全部變?yōu)楣Γ? idX WE ??不可逆過程， 有效能減少 ， 0?? XE， 但無效能增加 ， 0?? NA根據(jù)能量守恒，有效能的減少量應(yīng)等于無效能的增加量， NX AE ???? NA?即為損耗功。 因此，對有效能轉(zhuǎn)化為無效能的量可以表示能量貶質(zhì)的程度。 有效能平衡方程式與有效能效率 有效能平衡方程 開系穩(wěn)流系統(tǒng)的有效能平衡方程式應(yīng)為： 輸入系統(tǒng)的有效能＝輸出系統(tǒng)的有效能＋有效能損失 敞開體系 ?j sjW,x QKk E?? ?,xi ini?物流入 物流出 ? ?,xj outjE可逆過程： 有效能是守恒的， 平衡方程為： ? ? ? ? ? ?, , ,x i x Q K x j sjin in outi K j jE E E W? ? ?? ? ? ?不可逆過程，有效能損失即為過程