热力学第二定律 .ppt

例2：压缩气体通过汽轮机进行绝热膨胀并对外作功。已知气体进气参数为p1=400kPa，T1=400K，排气参数为p2=200kPa，T2=350K。设空气为定比热容理想气体，试求每流过1kg气体造成的熵产。解：取汽轮机为控制体，连同它的外界空气质源及功源构成孤立系统，列熵方程：由热一律，第31页，共43页，星期日，2025年，2月5日关于热力学第二定律第1页，共43页，星期日，2025年，2月5日一、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，星期日，2025年，2月5日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，星期日，2025年，2月5日二、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，星期日，2025年，2月5日热功转换传热三、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，星期日，2025年，2月5日开尔文－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。第6页，共43页，星期日，2025年，2月5日但违反了热力学第二定律热二律与第二类永动机第二类永动机：设想的从单一热源取热并使之完全变为功的热机。这类永动机并不违反热力学第一定律第二类永动机是不可能制造成功的环境是个大热源第7页，共43页，星期日，2025年，2月5日克劳修斯表述不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。空调,制冷代价：耗功第8页，共43页，星期日，2025年，2月5日两种表述的关系开尔文－普朗克表述完全等效!!!克劳修斯表述违反一种表述,必违反另一种表述!!!第9页，共43页，星期日，2025年，2月5日第二节卡诺循环与卡诺定理法国工程师卡诺(S.Carnot)，1824年提出卡诺循环既然?t=100％不可能热机能达到的最高效率有多少？热二律奠基人效率最高第10页，共43页，星期日，2025年，2月5日卡诺循环—理想可逆热机循环卡诺循环示意图4-1可逆绝热压缩过程，对内作功1-2可逆定温吸热过程，q1=T1(s2-s1)2-3可逆绝热膨胀过程，对外作功3-4可逆定温放热过程，q2=T2(s2-s1)第11页，共43页，星期日，2025年，2月5日卡诺循环热机效率卡诺循环热机效率T1T2Rcq1q2w第12页，共43页，星期日，2025年，2月5日??t,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?T1?t,c,T2?c，温差越大，?t,c越高?当T1=T2，?t,c=0,单热源热机不可能?T1=?K,T2=0K,??t,c100%，热二律第13页，共43页，星期日，2025年，2月5日T0?c卡诺逆循环?卡诺制冷循环T0T2制冷T0T2Rcq1q2wTss2s1T2?c第14页，共43页，星期日，2025年，2月5日T1?’卡诺逆循环?卡诺供热循环T0T1供热TsT1T0Rcq1q2ws2s1T0?’第15页，共43页，星期日，2025年，2月5日卡诺定理一在两个不同温度的恒温热源间工作的一切可逆热机，具有相同的热效率，且与工质的性质无关。卡诺定理二在两个不同温度的恒温热源间工作的任何不可逆热机，其热效率总小于这两个热源间工作的可逆热机的效率。第16页