热力学第二定律 .ppt

第四节孤立系统熵增原理与作功能力损失一、孤立系统熵增原理孤立系统无质量交换结论：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小，这一规律称为孤立系统熵增原理。无热量交换无功量交换=：可逆过程：不可逆过程热二律表达式之一第32页,共43页，星期六，2024年，5月孤立系熵增原理的意义(1)可通过孤立系统的熵增原理判断过程进行的方向。自发过程(2)熵增原理可作为系统平衡的判据：当孤立系统的熵达到最大值时，系统处于平衡状态。(3)熵增原理与过程的不可逆性密切相关，不可逆程度越大，熵增也越大，由此可以定量地评价过程的热力学性能的完善性。第33页,共43页，星期六，2024年，5月作功能力损失RQ1Q2WR卡诺定理?tR?tIR可逆T1T0IRWIRQ1’Q2’作功能力:以环境为基准,系统可能作出的最大功假定Q1=Q1’，WRWIR作功能力损失L第34页,共43页，星期六，2024年，5月作功能力损失T1T0RQ1Q2WIRW’Q1’Q2’假定Q1=Q1’，WRWIR作功能力损失L第35页,共43页，星期六，2024年，5月例3：某热机循环工作于热源t1=500oC及冷源t2=20oC之间，它进行的是一个abcda不可逆循环，如图所示，ab为可逆等温吸热，bc为不可逆绝热膨胀，工质熵增加0.1kJ/（kgK），cd为可逆等温放热过程，da为定熵压缩过程。循环工质为1kg空气，热源放热量q1=1000kJ/kg。求循环净功及孤立系统作功能力损失。第36页,共43页，星期六，2024年，5月解：热源熵减小，冷源熵增大，则冷源吸热量q2为，不可逆循环热效率为，第37页,共43页，星期六，2024年，5月循环净功为孤立系统熵增为，最大可逆循环净功为不可逆损失为，LL第38页,共43页，星期六，2024年，5月第五节火用与火无一、火用与火无的定义能量转换能力可以完全转换的能量，如机械能、电能可部分转换的能量，如热量、热力学能等不能转换的能量，如环境状态下的热力学能火用与火无的定义：当系统由任意状态可逆转变到与环境状态相平衡时，能最大限度转换为功的那部分能量称为火用。不能转换为功的那部分能量称为火无。第39页,共43页，星期六，2024年，5月能量转换能力可以完全转换的能量，火用可部分转换的能量，火用和火无不能转换的能量，火无能量=火用+火无热力学第一定律：能量守恒，即火用与火无的总量守恒，可表示为第40页,共43页，星期六，2024年，5月热力学第二定律：一切实际热力过程中不可避免地发生部分火用退化为火无。而火无不能再转化为火用，可称为孤立系统火用降原理，并表示为第41页,共43页，星期六，2024年，5月第五章作业：思考题：P107：5.2，5.3，5.5习题：P107：5.1，5.5，5.9，5.24第42页,共43页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第43页,共43页，星期六，2024年，5月关于热力学第二定律一、热力过程的方向性自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程。自然界自发过程都具有方向性热量由高温物体传向低温物体摩擦生热水自动地由高处向低处流动电流自动地由高电势流向低电势§4-1热力学第二定律的任务第2页,共43页，星期六，2024年，5月自发过程的方向性功量自发过程具有方向性、条件、限度摩擦生热热量100%热量发电厂功量40%放热第3页,共43页，星期六，2024年，5月二、热力学第二定律的实质能不能找出共同的规律性?能不能找到一个判据?自然界过程的方向性表现在不同的方面热力过程的方向性、条件、限度第4页,共43页，星期六，2024年，5月热功转换传热三、热力学第二定律的表述1851年开尔文－普朗克表述热功转换的角度1850年克劳修斯表述热量传递的角度第5页,共43页，星期六，2024年，5月开尔文－普朗克表述不可能制造出从单一热源吸取热量并使之完全转变为功而不留下其它任何变化的热机。热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一部分传给冷源