4第四章 热力学第二定律1.ppt

1、1，第4章，热力学第二定律，41，热力学第二定律，1。自发过程的方向性，只要Q不大于Q，从b到a的热传递不违反第一定律。重物落下，水温上升，水温下降，重物上升？只要重量级能够增加到小于或等于水温降，并且内能减少，就不违反第一定律。电流通过电阻产生热量。当电阻加热时，电阻中会产生反向电流？只要电能不大于增加的热能，就不违反第一定律。结论：1)自发过程具有方向性；2)自发过程的逆过程不是不可能的，但必须有附加条件；3)并非所有不违反第一定律的过程都可以执行。能量转换方向性的本质是能量和质量的差异，完全可转换的能量、机械能、电能、部分可转换的能量、不可转换的热能和环境介质的热力学能。电能质量降低的过

2、程可以自发进行，相反，它需要一定的条件来补偿这一过程，其总的效果是整体电能质量的降低。2.第二定律的两个典型表达式。克劳修斯描述了热量不能无成本地从低温物体自发转移到高温物体。2.开尔文普朗克(Kelvin Planck)描述说，不可能制造一种循环热机，这种热机只能从一种热源吸收热量，并将其转化为功，而不会对外界产生任何影响。3.第二定律的各种表达式的等价性，Th损失q1 TL以获得净输出功率Wnet=Q1Q2，2，6，42卡诺循环和卡诺定理，1。卡诺循环及其热效率。卡诺循环是一个可逆循环，有两个热源，7，2。卡诺循环热效率？什么？8，T，9，讨论：2)，3)，第二种永动机不能制造；4)在实际

3、循环中不可能实现卡诺循环。原因是：a)所有过程都是不可逆的；气体的等温吸收很难释放热量；c)气体卡诺循环的能量太小，如果考虑摩擦，输出净功很小。5)卡诺循环指出了提高所有热机热效率的方向。1)，10，2。逆向卡诺循环，冷却系数：加热系数：11，3。再生卡诺循环1。再生和极限再生，2。再生卡诺循环及其热效率，12，4。卡诺定理1:在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的所有可逆循环的热效率与可逆循环相同定理2:在相同温度T1的热源和相同温度T2的冷源之间工作的所有不可逆循环的热效率必须小于可逆循环的热效率。理论意义：1)提高热机效率的途径：可逆，增加T1，降低T2 2)提高热机效率的限度。示例

4、第5章A440155.ppt，13，循环热效率诱导：讨论主题热效率。ppt，14，43熵方程和孤立系统的熵增原理，1。熵方程1。熵流和熵产生，其中吸热和放热引起系统熵的变化。15，sg熵产生，非负，不可逆，“”，可逆“0”，系统的不可逆过程导致系统熵的增加。例如，如果TA=TB，可逆，取A作为系统，16，取B作为系统，如果TATB是不可逆的，取A作为系统，17，因此简单地传热。如果不可逆系统的熵变化大于熵流，这种差异部分是由不可逆熵产生提供的。熵方程考虑了系统与外界之间的质量交换，除了(热)熵流和熵产生，系统熵变化还应该有质量传递引起的质量熵流，因此熵方程应该是：流入系统熵-流出系统熵产生=系

5、统熵增加，其中流入和流出、热和质量、热迁移引起的熵流，例如第五章A44122它可以在不可逆过程中自发产生。由于所有实际过程都是不可逆的，熵是在能量传递过程中自发产生的，所以熵是不守恒的，熵的产生是熵方程的核心。，封闭系统熵方程：封闭绝热系统：可逆=不可逆，封闭系统：20，绝热定常流开放系统：定常流开放系统熵方程(只考虑一个流出和一个流入)，定常流开放系统：例5章A140155.ppt，例5章A444277。孤立系统熵增原理由熵方程和孤立系统熵增原理组成，前者是一个孤立系统，可逆的，后者是不可逆的：孤立系统中的所有过程都增加了孤立系统的熵，当所有过程都可逆时，系统熵保持不变。所有实际过程都是不可

6、逆的，因此可以根据熵增原理判断过程的方向；讨论：1)孤立系统Siso=Sg 0的熵增原理可以作为第二定律的另一个数学表达式，它是一个更基本的表达式；2)孤立系统的熵增原理可以推广到封闭绝热系统；4)隔离系统中的所有过程不会改变其内部总能量存储，即任何过程中的能量守恒。然而，各种不可逆过程都会导致机械能损失，任何不可逆过程都是Siso0，因此熵可以反映某种物质的共同性质。例如，23、R =，IR ，因此，孤立系统熵的不可逆增加导致机械能(功)的减少，A)热能，机械能，24，b)，R = IR ，如果不可逆，TATB，以A为热源B，25，c)机械能(或电能)被转换成热能，当输入WsQ(=Ws)时，气体从T1上升到T2，v1=v2，工作介质的熵改