5-8 循环过程 卡诺循环.ppt

压缩过程： 冷凝过程： 节流过程： 蒸发过程： 补充：史特灵引擎(Stirling Engine 或 翻译为 史特林或斯特林引擎),是一高效率的能量转换装置。 可逆过程与不可逆过程比较举例： 例：两种不同气体在等温下互相混合 熵增加？ 备用资料 A B C D 可逆过程 微小过程 引入新的态函数—克劳修斯熵，用S表示 熵是热力学系统的态函数 a) 系统熵变只取决于始态和末态 c) 熵值具有可加性 d) 说明 某一状态的熵值只有相对意义 b) 无限小可逆过程 熵的单位 可逆过程 “熵”字的来历? Entropy（英文） Entropie（德文） “熵”字的来历： 被后世誉为“量子论之父”的著名科学家普朗克，曾经于1923年来中国南京讲学，当时中国还没有一个确切的中文名词来对应热力学熵（entropy）。 中国著名的物理学家胡刚复教授，在1923年为来南京讲学的普朗克当翻译时，创造了一个汉字“熵”。因为热温比在数学上具有“商”的性质，热量、温度又都与中国“五行”中的“火”有关。所以此“熵”字创造得再贴切不过了。 胡刚复教授在80多年前首创的这个“熵”字，既有形声，又有会意，与中国的几万个其它汉字一样，包含的信息量比较大，当之无愧成为中华民族语言文字系统中的一个新元素。所以很快被世人认可并一直沿用至今。 二 熵变的计算 换句话说：熵是态函数，与过程无关. 因此, 可在两平衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变 . （2）当系统分为几个部分时， 各部分的熵变之和等于系统的熵变 . (1)熵是状态的函数.当系统从一初态变化到一末态时, 不管经历了什么过程, 也不管这些过程是否可逆, 熵的增量总是一定的( 只决定于始、末两态）. 例1 计算不同温度液体混合后的熵变 . 质量为0.30 kg、温度为 的水，与质量为 0.70 kg、 温度为 的水混合后，最后达到平衡状态. 试求水的熵变. 设整个系统与外界间无能量传递 . 解 系统为孤立系统，混合是不可逆的等压过程. 为计算熵变，可假设一可逆等压混合过程. 设平衡时水温为 ，水的定压比热容为 由能量守恒得 各部分热水的熵变 绝热壁 例2 求热传导中的熵变. 设在微小时间 内，从 A 传到 B 的热量为 . 同样，此孤立系统中不可逆过程熵亦是增加的 . 熵增加原理： 孤立系统不可逆过程 孤立系统可逆过程 (1)孤立系统中的可逆过程，其熵不变； (2)孤立系统中的不可逆过程，其熵要增加 . ≥ 孤立系统内的一切过程的熵永不减少，也叫熵增加原理 孤立绝热系统 熵增加原理成立的条件: 孤立绝热系统. 熵增加原理的一个重要应用是:给出孤立系统中自发过程进行方向的判据. （1）由卡诺定理，对不可逆循环有： 不可逆循环中热温比的代数和小于零 熵增加原理的证明过程： 即一般情况下： 克劳修斯熵公式： 构造一个如下图所示的不可逆循环 对孤立绝热系统 dQ = 0, 所以ΔS≧0 解：此处，两种不同气体可以构成一个孤立的系统，在等温下互相混合是不可逆过程，所以有 中温低压液体 低温低压气体 汽化，吸热 返回 斯特林引擎是一种外燃（或外部加热）式闭式循环活塞式引擎，也称为热气机，其热力循环为斯特林循环。 * 斯特林引擎在太阳能上的应用 斯特林引擎在太阳能热发电领域“如日中天” 自从Robert Stirling于18世纪初发明斯特林循环以来，斯特林引擎的发展远不及内燃机等热机，但是，现在斯特林引擎在太阳能热发电领域又“如日中天”（华尔街日报语）。 * * 各种燃料燃烧装置、太阳能、原子能、蓄热装置以及化学反应生成热装置等均可以成为其外部加热热源。 理论斯特林循环的循环热效率为卡诺效率，即是在一定的高温热源和低温热源之间工作的热机的最高效率。 斯特林引擎循环系统中工质压力变化平缓，循环压力比通常小于2，且没有充量更换，因而运转平稳安静。 13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 热力学第二定律的提出 3. 其它问题：比如混合后的气体为什么不能自动分离？气体自由膨胀的不可逆性问题，第一定律无法说明. 1. 热机的效率有没有限制？能不能制造一种热机，使它从单一热源吸取的热量全部做功呢？功热转换的条件，第一定律无法说明. 2. 能不能制造一种制冷机，不需要外界对系统做功，就能使热量从低温物体传递给高温物体呢？ （一）克劳修斯表述（1850） 这种表述的要点：自动地，不产生