【正文】 統(tǒng)內(nèi)部存在不平衡勢差使過程自動進行，系統(tǒng)內(nèi)部總熵增大，當(dāng)孤立系統(tǒng)總熵達到最大值時過程停止進行，系統(tǒng)達到平衡狀態(tài)。 孤立系中各物質(zhì)熵減少的過程不能單獨進行，除非有熵增大的過程作為補償，使孤立系統(tǒng)的總熵增大，或保持不變。 或者說非自發(fā)過程必須有自發(fā)過程相伴發(fā)生。 熵增原理全面、透徹地揭示了熱過程進行的方向、限度和條件，正是熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)。 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 熱力學(xué)第二定律的幾種形式及其適用范圍 0isodS ?12rQdST?? ?0addS ?0rQT? ??循環(huán)過程 閉口系統(tǒng) 絕熱閉口系 孤立系統(tǒng) 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 167。 57 參數(shù)的基本概念 熱量 一、能量的可轉(zhuǎn)換性、 、 ： 167。 56 熵方程（不要求） （只要求概念，不要求計算） 第一定律：不同形式的能量可相互轉(zhuǎn)換、且轉(zhuǎn)換中數(shù)量守恒； 第二定律：不同形式的能量品質(zhì)不同，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換為功的能力 不同，所以能量除了有量的多少外，還有品質(zhì) 的高低。 （ energy) 這個參數(shù)可單獨評價能量品質(zhì)的物理量。 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 的定義：在環(huán)境條件下，能量中可轉(zhuǎn)化為有用功的最高份額稱為該能量的 （ Ex) ， 或者：熱力系只與環(huán)境相互作用，從任意狀態(tài)可逆地變化到與環(huán)境相平衡狀態(tài)時，作出的最大有用功稱為該熱力系的 （ anergy)：在環(huán)境條件下，不可能轉(zhuǎn)化為有用功的那部分能量 (An) 任何一種能量 E都由 （ Ex)和 (An)兩部分組成，即 xnE E A??參數(shù)的引出，為評價能量的量和質(zhì)提供了一個統(tǒng)一的尺度。 可無限轉(zhuǎn)換的能量， An＝ 0，如機械能、電能， Ex=E； 不可轉(zhuǎn)換的能量， Ex=0，如環(huán)境介質(zhì)中的熱能。 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 二、熱量 (冷量 不要求） 溫度為 T0的環(huán)境條件下，系統(tǒng)（ T＞ T0）所提供的熱量中可轉(zhuǎn)化為有用功的最大值 是熱量 ，用 Ex， Q 表示 0x,QTE ( 1 ) QT????微元卡諾循環(huán)熱量 熱量 0n , Q x , QTA Q E QT? ? ? ?? ? ?過程積分： 220x , Q 011T QE ( 1 ) Q TTT Q??? ? ? ???大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 是可逆循環(huán)，各過程可逆， QdST??所以： x,Q 0ETQS? ? ?n , Q x, Q 0A Q E T S? ? ? ?相同數(shù)量的 Q, 在不同溫度 T 下，具有不同的熱量 ，當(dāng)環(huán)境溫度確定后， T越高， 越大，熱量的品質(zhì)也越高。 熱量 與熱量一樣是過程量，不是狀態(tài)量。 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 三、孤立系中熵增與 損失，能量貶值原理 （ 損失又叫有效能損失，可用能損失，作功能力損失 I。 ） W T Q T0 理解： 1) Q變功，需循環(huán)，故需找冷源 T0； 2) Q盡可能變功，故需循環(huán)可逆， 同時 T0越低越好，環(huán)境溫度是不需 代價便能得到的最低溫度 。 3) T越高， Ex,Q越大。 T=T0時， Ex,Q =0，環(huán)境中熱量 Q無作功能力。 0x,QTE (1 ) QT??大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 2. 在 Ts圖上表示 T T0 T s 1 2 3 4 5 6 x, Qn, Q x, Q n, 12 65 1E 12 34 1A 34 56 3 Q E A??：面積 ；：面積 ；：面積 。可見x,Q n , E A、大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 3. 作功能力的損失 Q T T ′ 考慮從 T 向 T ′ 有溫差的不可逆?zhèn)鳠徇^程： T放熱 Q中的可用能 (作功能力 ) T ′得到 Q獲得的可用能 （要看 Q再從 T′中取出能作的有用功是多少） 0x,QTE (1 ) QT??39。 0x,QTE (1 ) QT39。??大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 從 T 向 T ′不可逆?zhèn)鳠? Q 引起的可用能損失： 39。 00x , Q x , Q 039。39。TT I E E Q( ) T ( )TT? ? ? ? ? ?i s o39。39。 SSSTQTQ ???????式中： STI is o0 ???對其它各種不可逆因素引起的可用能損失： 0 g 0 is oI T S T S? ? ?上式稱為 GS公式：它表明環(huán)境溫度一定時，孤立系統(tǒng) 損失與其熵增成正比。 適用條件：任何不可逆因素引起的 損失，不只限于孤立系，也適用于開口系或閉口系統(tǒng)。 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 可用能（作功能力）損失水 I： 39。39。x , Q x , Q n , Q n , QI E E A A 3 39。3 6 6 39。3 39。? ? ? ? ? 面積T T T’ T0 s 1 2 3 3’ 4 5 6 6’ 2’ 1’ 4. 作功能力損失在 Ts圖上表示 孤立系統(tǒng)的 損失等于 增 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 5. 能量貶值：孤立系統(tǒng)中進行熱力過程時 只會減小，不會 增 大，極限情況下（可逆過程） 保持不變 －－－ 能量中可用能的減少 例：熱量 Q從 T傳到 T’，可用能減少，即 Q貶值了。 任何不可逆都能引起能量貶值。 x ,i sod E 0? 損失才是真正意義上的損失。減少 損失是合理用能及節(jié)能的指導(dǎo)方向。 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 本章重點及難點 ，數(shù)學(xué)表達式 0isodS ?12rQdST?? ?0addS ?0rQT? ??循環(huán)過程 閉口系統(tǒng) 絕熱閉口系 孤立系統(tǒng) 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 2. 掌握卡諾定理的理論及對循環(huán)的指導(dǎo)意義 在兩個熱源間工作的一切可逆循環(huán)，它們的熱效率都相同，與 工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，只決定于熱源與冷源的溫度，熱效率都可以 表示為 121TT??? 溫度界限相同，但具有兩個以上熱源的可逆循環(huán)，其熱效率 低于卡諾循環(huán)； 不可逆循環(huán)的熱效率必定＜同樣條件下的可逆循環(huán)。 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 3. 認識 4. 牢固掌握熵的意義、計算及應(yīng)用 能量不僅有量的多少，還有質(zhì)的高低 熵的意義：表征了可逆過程中與外界熱交換的方向和大?。? 孤立系熵的變化表征過程不可逆程度，孤立系熵越大，系統(tǒng)不可逆程度越 甚； 可作為判斷過程方向性的判據(jù)。 熵的應(yīng)用：計算可逆過程的熱量； 判斷過程的方向性及過程的可逆性； 確定系統(tǒng)達到平衡的條件； 應(yīng)用熵產(chǎn)計算有效能損失 熵的計算：因為熵是狀態(tài)參數(shù)，如果初終態(tài)確定，可直接得到熵的變化值； 熵與過程性質(zhì)無關(guān)，任選一可逆過程，可計算熵變 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 作業(yè) 作業(yè)： 5－ 9（ 2）、 11 大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院振動所 第五章 完 End of Prefac