第四章热力学第二定律讲义.ppt

复习： u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势 自发过程的方向性 自发过程：不需要任何外界作用而自动进 行的过程。 自发过程的方向性 功量 热力学第二定律的实质 能不能找出共同的规律性? 能不能找到一个判据? 第四章 热力学第二定律 热力学第一定律说明热力过程中必须遵循能量守恒 —— 数量关系 热力学第二定律说明热力过程进行的方向、条件 、 限度问题 实际过程必须同时满足热一定律和热二定律才能实现 4-1 热力循环 1、热力循环 热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全部过程。 热力循环是使能量能够连续转换的条件。 分类： 正向循环：将热能转换为机械能的循环，又称动力循环或热机循环。 逆向循环：消耗能量将热量从低温空间传递到高温空间的循环。 正向循环 正向循环：正向循环在坐标图上沿顺时针进行。 1-a-2为膨胀过程，对外作功1a2341。此过程与高温热源接触，吸热量为Q1。 2-b-1为压缩过程，外界作功2b1432。此过程与低温热源接触，放热量为Q2（绝对值）。 此过程的循环净功为Wnet，用面积1a2b1表示。 热机的工作示意图 可见：工质从高温热源的吸热量，只有一部分可以转换为功，而另一部分Q2传递给低温热源。 循环热效率等于循环净功与吸热量的比值。 热效率说明热量的利用程度，显然，它是小于1的。 逆向循环：逆向循环在坐标图上沿逆时针进行。 1-b-2为膨胀过程，对外作功1b2341。此过程与低温热源接触，吸热量为Q2 。 2-a-1为压缩过程，外界作功2a1432。此过程与高温热源接触，放热量为Q1 （绝对值） 。 此过程的循环净功为Wnet，用面积1b2a1表示。 同样道理： 可以用一示意图表示： 若工作机为制冷装置， 制冷系数 若工作机为供暖装置 供暖系数 供暖系数的取值总大于1。 1、已知一空调系统为单级蒸汽压缩式制冷系统，冷凝器负荷为168KJ，压缩机耗功为24KJ，蒸发器负荷为144KJ，试问该空调系统的工作系数？ 2、已知一热泵空调冬季制热，冷凝器负荷为3000W，压缩机耗功为1260W，蒸发器负荷为1740W，试确定该供暖系统的工作系数？ 1、已知一空调系统为单级蒸汽压缩式制冷系统，冷凝器负荷为168KJ，压缩机耗功为24KJ，试问该空调系统的工作系数？ 2、已知一热泵空调冬季制热，压缩机耗功为1260W，蒸发器负荷为1740W，试确定该供暖系统的工作系数？ 4-2 热力学第二定律的表述 1、自发过程的方向性 实践证明：凡是涉及到热现象的一切过程，都有一定的方向性和不可逆性。 例：热量由高温传到低温物体 机械能转换为热能 气体自由膨胀 以上过程不需要任何外界作用而可以自动进行，称为自发过程。 自然界的一切自发过程都具有方向性 自发过程的不可逆性： 自然界中牵涉热现象的一切过程都是单向进行而无法使其回复到原状态而不引起外界的其它变化，因而是不可逆的 自发过程的反向过程为非自发过程： 制冷循环 —— 热量由低温传给高温热源 水的逆向移动 ——由低液位流动到高液位 非自发过程的实现必须付出某种代价。 2、热力学第二定律的表述 热功转换 传 热 Lord Kelvin 开尔文 开尔文研究范围广泛，在热学、电磁学、流体力学、光学、地球物理、数学、工程应用等方面做出了贡献。 开尔文是热力学的主要奠基人之一，在热力学的发展中作出了一系列的重大贡献。他于1848年创立了热力学温标。他指出：“这个温标的特点是它完全不依赖于任何特殊物质的物理性质。”这是现代科学上的标准温标。他是热力学第二定律的两个主要奠基人之一（另一个是克劳修斯），1851年他提出热力学第二定律。 Max Planck M. 普朗克（1858-1947） 德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基人 获1918诺贝尔物理学奖 1.普朗克早期的研究领域主要是热力学。他的博士论文就是《论热力学的第二定律》。此后，他从热力学的观点对物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。 2.提出能量子概念：普朗克在物理学上最主要的成就是提出著名的普朗克辐射公式，创立能量子概念。 Rudolph Clausius 克劳修斯（1822-1888） 德国物理学家，是气体动理论和热力学的主要奠基人之一。 克劳修斯主要从事分子物理、热力学、蒸汽机理论、理论力学、数学等方面的研究，特别是在热力学理论、气体动理论方面建树卓著。他是历史上第一个精确表示