[工学]04第二定律.ppt

第四章 热力学第二定律The?second?law?of?thermodynamics 第一节 热力学第二定律的典型表述 第二节 卡诺循环和卡诺定理 第三节 克劳修斯不等式 第四节 状态参数—熵 第五节 熵增原理 问题的提出 过程具有方向性 不同工质混合 第一节 热力学第二定律的典型表述 一、克劳修斯Clausius说法 （1850年） 二、开尔文Kelvin说法 （1851年） Clausius 克劳修斯Clausius说法——能量传递 开尔文Kelvin说法——能量转换 两种说法是等价的。 自然热的利用 温州汽车研究员自称：推翻了“热力学第二定律”2005-03-11 11:15:00　　每日新报 　　日前，外地媒体报道，一名自称“科学巨人”的温州人找到报社表示，他已经“推翻了”热力学第二定律“，要向社会悬奖50万，征求能推翻他的逻辑反例。 　　这名“科学巨人”叫赵兴龙，今年55岁。两年前，他曾悬奖5万元在中科大征求过反例，但没有人能举证。两个月前，他将悬奖额度提高到50万元，仍然没人能举出反例。所以他认为，这是个普遍适用的逻辑模型，是个正确的逻辑模型。现在他向全社会悬奖50万元，如果这个“逻辑定律”再找不到反例，那么热力学第二定律就被“推翻”了。 　　 例:某热机中工质先从T1’=1000K的热源吸热150kJ/kg，再从T1”=1500K的热源吸热450kJ/kg，向T2=500K的热源放热360kJ/kg，试判断该循环能否实现；是否为可逆循环？若令该热机做逆循环，能否实现？ 第二节 卡诺循环和卡诺定理 都是我搞 出来的，呵呵 二、卡诺定理 （1）在两个给定的热源之间工作的所有热机，不可能具有比可逆热机更高的热效率。 （2）在两个热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率。 结论：在同样的两个温度不同的热源间工作的热机，以可逆热机热效率为最大，不可逆热机的热效率小于可逆热机,它指出了在两个温度不同的热源间工作的热机热效率的最高极限值。 另一种说法： 在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作 的热机循环，以卡诺循环的热效率为最高。”  第三节 克劳修斯不等式 一、两热源间的循环 二、无穷多个热源间的循环 例4-1 （P42） 某热机中工质先从T1’=1000K的热源吸热150kJ/kg，再从T1”=1500K的热源吸热450kJ/kg，向T2=500K的热源放热360kJ/kg，试判断该循环能否实现；是否为可逆循环？若令该热机做逆循环，能否实现？ 第四节 状态参数 — 熵 一、沿可逆过程的克劳修斯积分 二、沿不可逆过程的克劳修斯积分 三、熵流与熵产 四、熵的性质 对任意过程： 方向：沿 可行， 反之不可行。 条件：非自发过程S的 必须伴随自发过程S 的 且补之有余，总效果是 。 回顾 作业 P50－51 思考题：4、5（请写在作业本上） 习题：3、9、12（其中的Q1应为Q2） 对于微元过程： v p 2 1 b a 对于可逆过程取等号，对于不可逆过程取不等号。过程中二者差值愈大，过程偏离可逆过程愈远，过程的不可逆性也就愈大 。 沿任何过程（可逆或不可逆）的克劳修斯积分， 称为“熵流”，用“?Sf”表示。 系统熵的变化量与熵流之差定义为熵产， 用“?Sg”表示 熵流是由于系统与外界的发生热交换而引起的，其取值可正可负可为零，而熵产是过程不可逆性的度量，可逆过程熵产为零，不可逆过程熵产大于零，任何过程的熵产不可能小于零。 1. 熵是状态参数，是尺度量。 2. T-s（温-熵）图上可逆过程曲线下的面积等于过程热量。 T s 1 2 s1 s2 可逆过程 ds0 吸热 ds0 放热 ds=0 无热交换 可逆的绝热过程为等熵过程。 3. 熵产是过程不可逆性的度量。 第五节 熵增原理 孤立系统和绝热系统： 孤立系统熵增原理： 在孤立系统和绝热系统中，如进行的过程是可逆过程，其系统总熵保持不变；如为不可逆过程，其熵增加；不论什么过程，其熵不可能减少。 孤立系统熵增原理是指孤立系统或绝热系统的总体熵是永远不会减小的，而孤立系统中的个别物体（子系统）的熵是可以增加、减小或不变的，与过程有关。 重要结论： 1. 熵产可作为过程不可逆性的度量。（孤立系统的熵增即为熵