热力学二定律刘英光.pptVIP

2. 传热过程 TA TB Q 绝对值 孤立系 可逆传热：TA=TB，△Siso=0； 不可逆传热：TATB, △Siso0。 补偿过程：TA熵减，TB熵增为补偿过程。 设TATB 若TATB，则△Siso0，说明： 　　热不能由低温物体自发地传至高温物体。 　　此时，虽然TA熵减，TB熵增，但其增加量不足以补偿熵减而使△Siso＜0，故不能发生。 3. 摩擦使功变热的过程 摩擦耗功=产生的热量 摩擦 孤立系 此热量被孤立系统中的某(些)物体吸收了。 可见：1. 摩擦使孤立系统熵增大； 2. 不需要补偿过程，因为只有熵增加过程； 3. 摩擦产生了功损失，因为摩擦使Wl变成了Q，而要 把这Q再变成功，因热效率，故变回的必小于Wl。 4) 有压差的膨胀（如自由膨胀） 孤立系熵增意味机械能损失 * 利用孤立系统熵增原理证明下述循环发动机是不可能制成的: 它从167 ℃的热源吸热1 000 kJ向7 ℃的冷源放热568 kJ，输出循环净功432 kJ。 证明： 所以该热机是不可能制成的 取热机、热源、冷源组成闭口绝热系 §5-7 作功能力， 一、热量的作功能力：热量中可能转化成有用功的部 　　　　　　　　　　　 分叫热量的作功能力。 可用能：最多能转化成的功 　　　　　或能转化为功潜在能力。 系统与外界有不平衡存在，即具备作功能力。作功能力也可称为有效能、可用能、 有用功：可以利用的功。 等。 1.从热源T中放出的热量Q的作功能力为： W T Q T0 理解：1) Q变功，需循环，故需找冷源T0； 2) Q尽可能变功，故需循环可逆， 同时T0越低越好，环境温度是不需 代价便能得到的最低温度; Ex与温度有关，T越高， Ex,Q越大。T=T0时， Ex,Q =0；环境中热量Q无作 功能力。 2. 在T-s图上表示Q， Ex,Q 和An,Q T T0 T s 1 2 3 4 5 6 3. 作功能力的损失, 损失 Q T T ′ 考虑从 T 向 T ′ 有温差的不可逆传热过程： T放热Q中的可用能(作功能力) T ′得到Q获得的可用能 从 T 向 T ′不可逆传热 Q 引起的可用能损失： 此式普遍适用于各种不可逆因素引起的可用能损失 4. 作功能力损失在T-s图上表示 T放热Q：面积12651 T’吸热Q：面积1’2’6’51’ T△S T’ △S’ 相等 T放热Q：可用能Ex,Q ：面积12341 不可用能An,Q ：面积34563 T’吸热Q：可用能Ex,Q ’：面积1’2’3’41’ 不可用能An,Q’：面积3’456’3’ T T T’ T0 s 1 2 3 3’ 4 5 6 6’ 2’ 1’ 可用能（作功能力）损失： 1） Ex,Q是环境条件下热源传出热量中可转化为有用功 的最高分额，称为热量?? 2） An,Q是理想状况下热量中仍不能转变为功的部分， 是热能的一种属性。环境和热源条件确定后，不能 将其消除或减少，称为热量 3）与环境有温差的热源传出的热量具备作功能力。循 　 环中排向低温热源的热量不一定是废热，环境介质 　 中的内热能全部是废热； 4） Ex,Q与热源放热过程特征有关，因此Ex,Q从严格意义上 讲不是状态参数。 讨论： T T T0 s 1 2 3 4 5 6 二、冷量的作功能力 系统低于环境温度时传递的热量叫做冷量，温度低于环境温度的系统 ，吸入热量qa (即冷量）做出的最大有用功称为冷量 。 —冷量可用能 讨论： 1）热量的可用能和冷量的可用能计算式差一负号。 2）物体吸热，热量中可用能使物体作功能力增大； 但物体吸冷，使物体的作功能力下降，即 “热流与热量可用能同向；冷量与可用能反向。” 3）热（冷）量可用能与T的关系。 —热量可用能 —冷量可用能 * 违反卡诺定理，所以不可能 或 违反卡诺定理，所以不可能 §5-4 熵、热力学第二定律的数学表达式 一、状态参数熵的导出 考虑任意工质、任意可逆循环，如图：　用一组可逆绝热线，把它分割成无限多个微元循环，每个微元循环都是可逆的。 p v A ? ? ? ? ? ? B c d a b 1 2 对任意微元循环abcda： p v A ? ? ? ? ? ? B c d a b 1 2 只要求可逆，与循环种类、工质性质无关，结论普遍适用。 二、热力学第二定律的数学表达式 对任意一个微元循