第四章热力学第二定律2.ppt

例1 教材（4-7） 例1 教材（4-7） 例1 教材（4-7） 例1 教材（4-7） 例1 教材（4-7） 例1 教材（4-7） 例1 教材（4-7） 例1 教材（4-7） 例2 例2 例2 例2 例2 例2 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) 可逆与不可逆讨论(例4) 可逆与不可逆讨论(例4) 可逆与不可逆讨论(例4)(2) 可逆与不可逆讨论(例4) 可逆与不可逆讨论(例4)(2) 可逆与不可逆讨论(例4)(2) 可逆与不可逆讨论(例4)(2) 熵的统计意义 熵和热力学第二定律所遇到的诘难 吉布斯佯谬(同种气体混合的熵增问题) 热寂说(?Siso≥0) 麦克斯韦妖 …... 麦克斯韦妖 §4-7 Ex及其计算 1956，I. Rant I. 郎特 哪个参数才能正确评价能的价值 热量 哪个参数才能正确评价能的价值 焓 哪个参数才能正确评价能的价值 内能 三种不同品质的能量 1、可无限转换的能量 Ex与An Ex的定义 Ex ——作功能力 环境一定，能量中最大可能转换为功的部分 热一律和热二律的Ex含义 一切过程， Ex+An总量恒定 800 K s T 285 K 750 K 300 K ? s1 800 K 285 K q1’ q2 w q1=600 750 K 300 K q2’ ? s不可=0.25 某热机工作于T1=800K和T2=285K两个热源之间，q1=600kJ/kg，环境温度为285K， 试求： （1）热机为卡诺机时，循环的作功量及热效率 （2）若高温热源传热存在50K温差，绝热膨胀不可逆性引起熵增0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在15K温差，这时循环作功量、热效率、孤立系熵增和作功能力损失。 800 K s T 285 K 750 K 300 K ? s1 ? s不可逆=0.25 800 K s T 285 K 750 K 300 K ? s1 ? s不可逆 ? siso 800 K s T 285 K 750 K 300 K k：玻尔兹曼常数 ：宏观态所对应的 可能的微观态的数目 Ludwig Boltzmann 奥地利，1844-1906 统计物理学 小精灵(麦克斯韦妖) 把守住气体容器内隔 板上的一个小门，假 设隔板绝热，小门没 有摩擦。小精灵可以 判断分子运动速度， 他只允许左侧运动速 度高的分子到右侧， 这样无需作功，经过 一段时间可达到使左 侧温度降低并使右侧 温度升高的效果。孤 立系统的熵减少了。 1929年，匈牙利物理学家西拉德 (L. Szilard)发现，小妖至少需要一 个温度与环境不同的光源照亮分子， 才能获得所需的分子速度信息，正 由于获取信息时的能量付出，才达 到了系统熵减少的效果。 几率=10-N Available Energy Energy Exergy 东南大学夏彦儒教授翻译 如何评价能量价值??? Availability Anergy 可用能 可用度 火无 火用 500 K 293 K 100 kJ 1000 K 100 kJ 293 K h1 = h2 p1 p2 w1 w2 w1 w2 u1 = u2 p0 p0 w1 w2 w1 w2 如：机械能、电能、水能、风能 理论上可以完全转换为功的能量 高级能量 2、不能转换的能量 理论上不能转换为功的能量 如：环境（大气、海洋） 3、可有限转换的能量 理论上不能完全转换为功的能量 低级能量 如：热能、焓、内能 （Ex） （An） （Ex+An） 当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换 为任何其它能量形式的那部分能量，称为Ex 100%相互转换 功 能量中除了 Ex 的部分，就是 An Ex作功能力 500 K 100 kJ 1000 K 100 kJ T0=293 K T0=293 K * 例1：（4-7）设有一个能同时产生冷空气和热空气的装置，参数如图所示，判断此装置是否可能？ 如果不可能，在维持各处原摩尔数和 t0 不变的情况下，改变哪一个参数就能实现。 a 2 km