第11讲 热力学第二定律.ppt

熵是状态量 不可逆过程?S与传热量的关系 = 可逆 不可逆 ?S与传热量的关系 = 可逆 不可逆 不可能 熵流和熵产 对于任意微元过程有： 熵流、熵产和熵变 熵变的计算方法 熵变的计算方法 熵变的计算方法 熵变的计算方法 § 4-5 孤立系统熵增原理 Increase of entropy principle 为什么用孤立系统？ 孤立系熵增原理举例(1) 孤立系熵增原理举例(1) 孤立系熵增原理举例(1) 孤立系熵增原理举例(2) 孤立系熵增原理举例(2) 孤立系熵增原理举例(3) 孤立系熵增原理举例(3) 孤立系熵增原理举例(4) 孤立系熵增原理举例(5) 作功能力损失 作功能力损失 §4-6 熵方程 热二律讨论 热二律表述(思考题1) “功可以全部转换为热,而热不能全部转换为功” 熵的性质和计算 ? 不可逆过程的熵变可以在给定的初、终 态之间任选一可逆过程进行计算。 熵的表达式的联系 熵的问答题 判断题（1） 判断题（2） 判断题（3） 判断题（4） 可逆与不可逆讨论(例1) 可逆与不可逆讨论(例1) 可逆与不可逆讨论(例2) 可逆与不可逆讨论(例2) 可逆与不可逆讨论(例3) 可逆与不可逆讨论(例3) 可逆与不可逆讨论(例4) ? 若工质从同一初态出发，一个可逆绝热过程与一个不可逆绝热过程，能否达到相同终点？ 可逆绝热 不可逆绝热 S T p1 p2 1 2 2’ ? 理想气体绝热自由膨胀，熵变？ 典型的不可逆过程 A B 真空 可逆热机 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ 可逆热机 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ ? Scycle=0, ?Siso=0 S T 2000 K 300 K 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ 不可逆热机 83 kJ 17 kJ 由于膨胀时摩擦 摩擦耗功 2kJ 当T0=300K 作功能力损失?=T0??Siso= 2kJ 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ 不可逆热机 83 kJ 17 kJ 由于膨胀时摩擦 ?= 2kJ ? ? Scycle=0 T0 S T 2000 K 300 K ?Siso=0.0067 有温差传热的可逆热机 2000 K 300 K 100 kJ 16 kJ 84 kJ 100 kJ 1875 K * 可逆循环 p v 1 2 a b 熵变与路径无关,只与初终态有关 Entropy change 任意不可逆循环 p v 1 2 a b 热二律表达式之一 对于循环 克劳修斯不等式 除了传热,还有其它因素影响熵 不可逆绝热过程 不可逆因素会引起熵变化 =0 总是熵增 针对过程 =：可逆过程 ：不可逆过程 定义 熵产：纯粹由不可逆因素引起 结论：熵产是过程不可逆性大小的度量。 熵流： 永远 热二律表达式之一 Entropy flow and Entropy generation 任意不可逆过程 可逆过程 不可逆绝热过程 可逆绝热过程 不易求 理想气体 仅可逆过程适用 T s 1 2 3 4 任何过程 非理想气体：查图表 固体和液体： 通常 常数 例：水 熵变与过程无关，假定可逆： 热源（蓄热器）：与外界交换热量，T几乎不变 假想蓄热器 R Q1 Q2 W T2 T1 T1 热源的熵变 功源（蓄功器）：与只外界交换功 功源的熵变 理想弹簧 无耗散 孤立系统 无质量交换 结论：孤立系统的熵只能增大，或者不变， 绝不能减小，这一规律称为孤立系统 熵增原理。 无热量交换 无功量交换 =：可逆过程 ：不可逆过程 热二律表达式之一 The entropy of an isolated system during a process always increase or, in the limiting case of a reversible process, remains constant. 孤立系统熵增原理：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。 孤立系统 = 非孤立系统 + 相关外界 =：可逆过程 reversible ：不可逆过程 irreversible ：不可能过程 impossible 最常用的热二律表达式 传热方向(T1T2) Q T2 T1 用克劳修斯不等式 用 用 用 没有循环 不好用 不知道 Q T2 T1 取热源T1和T2为孤立系 当T1T2 可自发传热 当T1T2 不能传热 当T1=T2 可逆传热 Q T2 T1 取热源T1和T2为孤立系 S T T1 T2 两恒温热源间工作的可逆热机 Q2 T2 T1 R W Q1 功源 Q2 T2