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Chap2 熱力學基礎2 §2-1：熱機與冷凍機 熱機：一系統在完成一循環時可由外界高溫處吸熱由工作介質做狀態變化將部份之熱量排到外 界低溫處而產生淨功輸出。 EX:蒸汽動力廠 能量守恆 ＜1 冷凍機：一系統完成一循環時可直外界低溫處吸熱由工作物做狀態變化產生製冷效果藉由外界 輸入功將熱量排到外界高溫處。 EX: 蒸汽壓縮式冷凍機 能量守恆 性能係數（C.O.P） 性能因素（P.F） 性能係數與性能因素之關係 §2-2：Second Law之兩個敘述 凱爾文─普朗克敘述 〔熱機的原理〕 不可能設計製造出一個設備在完成一循環僅與單一溫度之熱源作熱交換而產生等量的功而無其它效應產生。 克勞休斯敘述〔冷凍機的原理〕 不可能設計製造出一個設備在完成一循環可將低溫處之熱量傳至高溫處而無其它效應產生。 §2-3：外可逆循環─卡諾cycle 可逆過程（reversible process）：一過程發生後可用任何方法使系統（與外界）均返回原狀態 對產生功之過程可逆過程產生之功最大 對消耗功之過程可逆過程消耗之功最小 內可逆過程：無摩擦過程 外可逆過程：極緩慢，無摩擦之等溫或絕熱過程 卡諾循環 12 可逆等溫吸熱膨脹過程 23 可逆絕熱膨脹過程 34 可逆等溫放熱壓縮過程 41 可逆絕熱壓縮過程 型式：密閉型或穩態型 工作介質：可為純質或ideal gas 分析: 以密閉型工作介質為ideal 比熱為常數之卡諾熱機來說明 (a)P─V圖 (b)的分析 反向卡諾循環（卡諾冷凍機） 12 可逆等溫吸熱膨脹 23 可逆絕熱壓縮 34 可逆等溫放熱壓縮 41 可逆絕熱膨脹 同理可推導出 C.O.P= §2-4卡諾原理 (不可能製作一熱機作用於兩溫度間其效率高於外可逆熱機 (作用於兩溫度間任何可逆熱機之熱效率均相同 即 註:亦適用於冷凍機 §2-5熵（entropy） 克勞休斯不等律 對任何一cycle之循環積分之永遠 即 〞＜〞不可逆cycle 〞＝〞可逆cycle 〞＞〞不可能cycle 對可逆cycle而言 為一熱力性質 定義 S稱為熵,單位為 單位為 控制質量系統之熵變化量（closed system） 對一不可逆過程 ＞ 對可逆過程 控制容積系統之熵變量 熵變率公式 若為穩態過程,與時間無關 只有一個進、出口 若為可逆過程 且絕熱過程 -------------------------(1) 亦稱為等熵過程 絕熱過程-------(2) 綜合式(1)(2)可知絕熱過程 同理對closed system = （6） 等壓與等容之T-S圖 等容線 由Tds=du+pdv 2.等壓線 由 等壓 在相同溫度下 (7)卡諾cycle (a)以ideal gas 為工作介質之T-S圖 =1- (工作介質為純質之T-S圖 (8)熵變化量之計算 ideal gas: 比熱視為常數（計算出值較不準確） = = 代入 積分求得 工作介質為純質: 查純質熱力性質表 Ex： 利用 =0.922 查表A8 (9)可逆穩態過程所做的功 將（a）（b）代回S.S.S.F 之First Law 由 Tds=dh-vdp 穩態過程所作的功 =-0.141 §2-6熵增原理 用來判斷過程是否可能（可逆或不可逆） 系統進行一過程系統與外界變化量之總和永遠＞＝0即 或 下標代表外界 closed system 絕熱過程 非絕熱過程 控制容積系統