第十三次课-热力学第二定律1-1.ppt

* 三、逆卡诺循环 T1 ? c T2 ?c T2 Rc q1 q2 w T1 1、制冷循环 制冷系数 二、逆卡诺循环 T1 ?c T2 ?c T2 Rc q1 q2 w T1 2、热泵循环 供暖系数 三、概括性卡诺循环 两热源间的极限回热循环 图示循环: 吸热和放热，无温差、定温，可逆。 膨胀和压缩，非绝热可逆过程（多变指数为n的多变过程），必然有吸热或放热，而此时工质与热源温度不等，不可逆。 　　怎样才能可逆呢？ 回热：工质在回热器中，实现工质内部相互传热（工质自己加热自己），即压缩过程a-b中放出的热量，加到膨胀过程c-d上 。 极限回热（可逆回热），Qcd=Qab，要求ab和cd过程线“平行”。 概括性卡诺循环正是借助于极限回热而得以实现的，因此也称为极限回热循环。 T2 ? ? ? ? a b c d T s T1 当回热器趋向于无穷多个的时候会出现什么情况呢？ 这个结论提供了一个提高热效率的途径 T2 ? ? ? ? a b c d T s T1 注意：循环分析时，吸热量q1是指从高温热源吸收的热量； 放热量q2是指向低温热源释放的热量。 a-b、c-d过程中交换的热量是系统内部的热量交换，不应计入q1和q2中。 回热 四、多热源可逆循环 吸热量q1=面积ehgnme 放热量q2 =面积elgnme 多热源可逆热机与相同温度界限的卡诺热机相比，热效率如何？ 定义平均吸和放热温度 循环热效率归纳： ? ?c只取决于恒温热源T1和T2 ，而与工质的性质无关； 卡诺循环热机效率的说明 两个恒温热源间工作的一切可逆循环的热效率是否都相同？不可逆循环的热效率？ §5-3. 卡诺定理 热机的最大可能效率是多少？ 推论一：在两个热源间的可逆机的效率都相等，与可逆循环的种类无关，与采用哪种工质也无关。 定理：在两个热源间的任何热机的效率不大于可逆机的效率 推论二：在两个热源间的不可逆机的效率小于可逆机的效率 定理证明——反证法 使B热机逆向工作，当制冷机使用 由于卡诺循环是这些可逆循环之一，所以A、B两 热机的热效率可用卡诺热机的热率表示 定理一 在相同温度的高温热源 T1 和相同温度低温热源T2之间工作的所有可逆热机，其热效率都相等，都等于卡诺循环的热效率，与可逆循环的构成无关，与所采用工质的种类也无关。 定理二证明——反证法 使B热机逆向工作，当制冷机使用 理论意义： 提高热机效率的途径： 提高T1， 降低T2， 减少不可逆损失。 卡诺定理小结 2、多热源间工作的一切可逆热机的热效率小于同温限间工作卡诺机的热效率 3、不可逆热机?IR 同热源间工作可逆热机?R ?IR ?R= ?c ∴ 在给定的温度界限间工作的一切热机， ?C最高 热机极限 1、在两个不同 T 的恒温热源间工作的一切可逆热机 卡诺定理的意义 从理论上确定了通过热机循环实现热能转变为机械能的条件（热效率小于或等于卡诺循环的热效率），指出了提高热机热效率的方向（提高T1，降低T2，减小不可逆性），是研究热机性能不可缺少的准绳。 对热力学第二定律的建立具有重大意义。 卡诺定理举例 A 热机是否能实现 T1=1000 K A Q1=2000 kJ W=1200 kJ 可能 如果：W=1500 kJ 不可能 T2=300 K Q2=800 kJ W=1500 kJ Q2=500 kJ 实际循环与卡诺循环 内燃机 t1=2000oC，t2=300oC ?c =74.8% 实际?t =30~40% 卡诺热机只有理论意义，最高理想 实际上 T s 很难实现 火力发电 t1=600oC，t2=25oC ?c =65.9% 实际?t =40% 回热和联合循环?t 可达50%。 思考题 ? 温度界限相同的一切可逆机的效率都相等? ? 一切不可逆机的效率都小于可逆机的效率? ? 功可以全部转化为热，而热不能全部转化为功? 热力学第二定律（热力过程的方向、条件和限度） 卡诺定理 向理论和抽象概念推进一步 给出热机的最高理想，限度 不同表述 经验总结，等价，阐明了方向性 可逆过程： 不存在方向性 不可逆 方向性 热力学第二定律描述 热力学第二定律说法等效 不可逆过程共同属性 不可逆属性能否用统一状态参数描述？ ——熵 作业 习题 p195 5－1, 5－3 思考题