工程熱力學(xué)：第五章 熱二定律

第五章熱力學(xué)第二定律Thesecondlawofthermodynamics5-1熱力學(xué)第二定律5-2卡諾循環(huán)和卡諾定理5–3熵和熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式5–4熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理5-5系統(tǒng)的作功能力（火用）及熵產(chǎn)與作功能力損失5-6火用平衡方程及火用損失要求深刻領(lǐng)會(huì)熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)、掌握卡諾循環(huán)、卡諾定理掌握熵的意義，計(jì)算掌握孤立系統(tǒng)熵增原理、計(jì)算了解火用（可用能、有效能）的概念及其意義。5–1熱力學(xué)第二定律一、自發(fā)過程的方向性只要Q'不大于Q，并不違反第一定律QQ'?有限溫差傳熱重物下落，水溫升高;水溫下降，重物升高？只要重物位能增加小于等于水降內(nèi)能減少，不違反第一定律。電流通過電阻，產(chǎn)生熱量對(duì)電阻加熱，電阻內(nèi)產(chǎn)生反向電流？只要電能不大于加入熱能，不違反第一定律。功熱轉(zhuǎn)化耗散效應(yīng)自由膨脹膨脹未遇阻力，不對(duì)外做功，但氣體不會(huì)自動(dòng)壓縮、升壓回到原狀態(tài)混合過程墨水和水的混合自發(fā)過程：自然過程中能夠獨(dú)立、無條件地自動(dòng)進(jìn)行的過程。自發(fā)過程都是不可逆的歸納：1）自發(fā)過程有方向性；

2）自發(fā)過程的反方向過程并非不可進(jìn)行，而是要有附加條件；

3）并非所有不違反第一定律的過程均可進(jìn)行。能量轉(zhuǎn)換方向性的實(shí)質(zhì)是能質(zhì)有差異無限可轉(zhuǎn)換能—機(jī)械能，電能部分可轉(zhuǎn)換能—熱能

能質(zhì)降低的過程可自發(fā)進(jìn)行，反之需一定條件—補(bǔ)償過程，其總效果是總體能質(zhì)降低。代價(jià)代價(jià)二、第二定律的兩種典型表述1.克勞修斯敘述——熱量不可能自發(fā)地不花代價(jià)地從低溫物體傳向高溫物體。2.開爾文-普朗克敘述——不可能制造循環(huán)熱機(jī)，只從一個(gè)熱源吸熱，將之全部轉(zhuǎn)化為功，而

不在外界留下任何影響。3.第二定律各種表述的等效性T1

失去Q1–Q2T2

無得失熱機(jī)凈輸出功Wnet=Q1–Q2

熱功轉(zhuǎn)換

傳熱

熱二律的表述有60-70種

1851年

開爾文－普朗克表述

熱功轉(zhuǎn)換的角度

1850年

克勞修斯表述

熱量傳遞的角度開爾文－普朗克表述

不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響。Kelvin－PlanckStatementItisimpossibleforanydevicethatoperatesonacycletoreceiveheatfromasinglereservoirandproduceanetamountofwork.

熱機(jī)不可能將從熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Γ仨殞⒛骋徊糠謧鹘o冷源。理想氣體T

過程

q=wq=wT

s

p

v

1

2

熱機(jī)：連續(xù)作功構(gòu)成循環(huán)1

2

有吸熱，有放熱Heatreservoirs

ThermalEnergySource

Heat

ThermalEnergy

Sink冷熱源:容量無限大，取、放熱其溫度不變

perpetual-motionmachine1874-1898,J.W.Kelly,hydropneumatic-pulsating-vacu-engine,collectedmillionsofdollars.1918,theU.S.PatentOfficedecreedthatitwouldonlongerconsideranyperpetual-motionmachineapplications.中國上世紀(jì)八十年代，王洪成，水變油例但違反了熱力學(xué)第二定律perpetual-motionmachineofthesecondkind第二類永動(dòng)機(jī)：設(shè)想的從單一熱源取熱并 使之完全變?yōu)楣Φ臒釞C(jī)。這類永動(dòng)機(jī)并不違反熱力學(xué)第一定律第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的Perpetual–motionmachineofthesecondkind鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器WnetQoutQ第二類永動(dòng)機(jī)???

如果三峽水電站用降溫法發(fā)電，使水溫降低5C，發(fā)電能力可提高11.7倍。設(shè)水位差為180米重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能：mkg水降低5C放熱：第二類永動(dòng)機(jī)???單熱源熱機(jī)水面制冷系統(tǒng)耗功水發(fā)電機(jī)蒸汽perpetual-motionmachine1874-1898,J.W.Kelly,hydropneumatic-pulsating-vacu-engine,collectedmillionsofdollars.1918,theU.S.PatentOfficedecreedthatitwouldonlongerconsideranyperpetual-motionmachineapplications.中國上世紀(jì)八十年代，王洪成，水變油克勞修斯表述

不可能將熱從低溫物體傳至高溫物體而不引起其它變化。Itisimpossibletoconstructadevicethatoperatesinacycleandproducesnoeffectotherthanthetransferofheatfromalower-temperaturebodytoahigher-temperaturebody.Clausiusstatement

熱量不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳至高溫物體?？照{(diào),制冷代價(jià)：耗功證明1、違反開表述導(dǎo)致違反克表述

Q1’=WA+Q2’反證法：假定違反開表述熱機(jī)A從單熱源吸熱全部作功Q1=WA

用熱機(jī)A帶動(dòng)可逆制冷機(jī)B

取絕對(duì)值

Q1’-Q2’=WA=Q1

Q1’-Q1=Q2’

違反克表述

T1

熱源AB冷源T2<T1

Q2’Q1’WAQ1證明2、違反克表述導(dǎo)致違反開表述

WA=Q1-Q2反證法：假定違反克表述

Q2熱量無償從冷源送到熱源假定熱機(jī)A從熱源吸熱Q1

冷源無變化

從熱源吸收Q1-Q2全變成功WA

違反開表述

T1

熱源A冷源T2<T1

Q2Q2WAQ1Q2對(duì)外作功WA對(duì)冷源放熱Q2perpetual-motionmachine1918,theU.S.PatentOfficedecreedthatitwouldonlongerconsideranyperpetual-motionmachineapplications.飲水鳥-讓愛因斯坦驚訝的古代玩具飲水鳥不是永動(dòng)機(jī)"飲水鳥"頭部沾濕后開始后仰。

熱二律的實(shí)質(zhì)

?

自發(fā)過程都是具有方向性的

?

表述之間等價(jià)不是偶然，說明共同本質(zhì)

?

自發(fā)過程若想逆向進(jìn)行，必付出代價(jià)熱一律否定第一類永動(dòng)機(jī)???熱一律與熱二律t

>100％不可能熱二律否定第二類永動(dòng)機(jī)t

=100％不可能熱機(jī)的熱效率最大能達(dá)到多少？又與哪些因素有關(guān)？5–2卡諾循環(huán)和多熱源可逆循環(huán)分析一、卡諾循環(huán)及其熱效率

1.卡諾循環(huán)是工作在兩個(gè)熱源的之間的正向可逆循環(huán)卡諾（1796-1832）卡諾循環(huán)熱機(jī)效率卡諾循環(huán)熱機(jī)效率T1T2Rcq1q2wCarnotefficiency?

T1t,c,T2

c，溫差越大，t,c越高?

t,c只取決于恒溫?zé)嵩碩1和T2

而與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)；卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的說明?

當(dāng)T1=T2，t,c=0,單熱源熱機(jī)不可能?

T1=K,T2=0K,t,c<100%，熱二律Constantheatreservoir第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。

?實(shí)際循環(huán)不可能實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)，原因：

a）一切過程不可逆；

b）氣體實(shí)施等溫吸熱，等溫放熱困難；

?卡諾循環(huán)指明了一切熱機(jī)提高熱效率的方向。二、逆向卡諾循環(huán)

制冷系數(shù)：Tc↑T-Tc

↓↑T1

’卡諾逆循環(huán)卡諾制熱循環(huán)T0T1制熱TsT1T0Rcq1q2ws2s1T0

’三種卡諾循環(huán)T0T2T1制冷制熱TsT1T2動(dòng)力

有一卡諾熱機(jī),從T1熱源吸熱Q1,向T0環(huán)境放熱Q2,對(duì)外作功W帶動(dòng)另一卡諾逆循環(huán),從T2冷源吸熱Q2’,向T0放熱Q1’例題T1T2(<T0)Q2’WT0Q1’Q2Q1試證:當(dāng)T1>>T0

則Q2例題試證:當(dāng)T1>>T0

解：T1T2(<T0)Q2’WT0Q1’Q2Q1Q20多熱源（變熱源）可逆機(jī)

多熱源可逆熱機(jī)與相同溫度界限的卡諾熱機(jī)相比，熱效率如何？Q1C>Q1R多

Q2C<Q2R多bcda321456T2T1平均溫度法：∴tC

>tR多

Q1R多=T1(sc-sa)Q2R多=T2(sc-sa)

Ts概括性卡諾熱機(jī)如果吸熱和放熱的多變指數(shù)相同bcdafeT1T2完全回?zé)?/p>

Tsnn∴ab

=cd

=ef

這個(gè)結(jié)論提供了一個(gè)提高熱效率的途徑

Ericssoncycle循環(huán)熱效率歸納：適用于一切工質(zhì)，任意循環(huán)適用于多熱源可逆循環(huán)，任意工質(zhì)適用于卡諾循環(huán)，概括性卡諾循環(huán),任意工質(zhì)

定理1：在相同溫度的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，與可逆循環(huán)的種類無關(guān)，與采用哪種

工質(zhì)也無關(guān)。

定理2：在同為溫度T1的熱源和同為溫度T2的冷源間工作的一切不可逆循環(huán)，其熱效率必小

于可逆循環(huán)熱效率。

理論意義：

1）提高熱機(jī)效率的途徑：可逆、提高T1，降低T2；

2）提高熱機(jī)效率的極限。例A4401555–3卡諾定理卡諾定理—熱二律的推論之一定理：在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的所有熱機(jī)，以可逆熱機(jī)的熱效率為最高。

卡諾提出：卡諾循環(huán)效率最高即在恒溫T1、T2下

結(jié)論正確，但推導(dǎo)過程是錯(cuò)誤的

當(dāng)時(shí)盛行“熱質(zhì)說”

1850年開爾文，1851年克勞修斯分別重新證明Carnotprinciples卡諾的證明—反證法假定Q1=

Q1’

要證明T1T2IRRRWQ1Q2Q2’Q2’Q1’Q1’W’∵Q1=

Q1’∴W>W’“熱質(zhì)說”，水,高位到低位，作功，流量不變熱經(jīng)過熱機(jī)作功，高溫到低溫，熱量不變Q2=Q1Q2’=Q1’Q2=

Q2’T1和T2無變化，作出凈功W-W’,違反熱一律把R逆轉(zhuǎn)Q1’Q2’R卡諾證明的錯(cuò)誤恩格斯說卡諾定理頭重腳輕?

開爾文重新證明?

克勞修斯重新證明?

熱質(zhì)說?

用第一定律證明第二定律開爾文的證明—反證法若tIR

>tR

T1T2IRRQ1Q1’Q2Q2’WIRWIR-

WR

=Q2’-Q2

>0T1無變化從T2吸熱Q2’-Q2違反開表述，單熱源熱機(jī)WR假定Q1=

Q1’把R逆轉(zhuǎn)-WRWIR=Q1-Q2WR=Q1’-Q2’

對(duì)外作功WIR-WR

要證明若WIR>WR卡諾定理推論一

在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機(jī)，具有相同的熱效率，且與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。T1T2R1R2Q1Q1’Q2Q2’WR1

求證：tR1=tR2

由卡諾定理tR1>tR2

tR2

>tR1

WR2

只有：tR1=tR2tR1=tR2=

tC與工質(zhì)無關(guān)卡諾定理推論二

在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的任何不可逆熱機(jī)，其熱效率總小于這兩個(gè)熱源間工作的可逆熱機(jī)的效率。T1T2IRRQ1Q1’Q2Q2’WIR

已證：tIR

>tR

證明tIR

=tR

反證法,假定：tIR

=tR

令Q1

=Q1’則

WIR=WR工質(zhì)循環(huán)、冷熱源均恢復(fù)原狀，外界無痕跡，只有可逆才行，與原假定矛盾。

∴

Q1’-Q1

=Q2’-

Q2=

0

WR卡諾定理舉例

A

熱機(jī)是否能實(shí)現(xiàn)1000

K300

KA2000kJ800

kJ1200

kJ可能

如果：W=1500kJ1500

kJ不可能500

kJ實(shí)際循環(huán)與卡諾循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)

t1=2000oC，t2=300oC

tC=74.7%實(shí)際t=30~40%卡諾熱機(jī)只有理論意義，最高理想實(shí)際上

T

s

很難實(shí)現(xiàn)

火力發(fā)電

t1=600oC，t2=25oC

tC

=65.9%

實(shí)際t

=40%回?zé)岷吐?lián)合循環(huán)t

可達(dá)50%152頁：看書上例5-1例5-1：設(shè)工質(zhì)在TH=1000K的恒溫?zé)嵩春蚑L=300K的恒溫冷源間按熱力循環(huán)工作，已知吸熱量100KJ,求熱效率和循環(huán)凈功。

1）理想情況，無任何不可逆損失；

2）吸熱時(shí)有200K溫差，放熱時(shí)有100K溫差。分析：可逆，根據(jù)卡諾定理，其效率等于卡諾循環(huán)效率。2）不可逆循環(huán)，設(shè)想與中間熱源等溫傳熱，求此可逆循環(huán)效率。不可逆循環(huán)效率低于可逆循環(huán)效率?？ㄖZ定理小結(jié)1、在兩個(gè)不同T的恒溫?zé)嵩撮g工作的一切

可逆熱機(jī)tR

=tC

2、多熱源間工作的一切可逆熱機(jī)

tR多

<同溫限間工作卡諾機(jī)tC

3、不可逆熱機(jī)tIR

<同熱源間工作可逆熱機(jī)tR

tIR

<tR=

tC

∴在給定的溫度界限間工作的一切熱機(jī)，

tC最高

熱機(jī)極限TheCarnotPrinciples1、Theefficiencyofanirreversibleheatengineisalwayslessthantheefficiencyofareversibleoneoperatingbetweenthesametworeservoirs.

2、Theefficienciesofallreversibleheatenginesoperatingbetweenthesametworeservoirsarethesame.卡諾定理的意義

從理論上確定了通過熱機(jī)循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的條件，指出了提高熱機(jī)熱效率的方向，是研究熱機(jī)性能不可缺少的準(zhǔn)繩。對(duì)熱力學(xué)第二定律的建立具有重大意義?！?-4、§5-5熵方程、§5-6孤立系熵增原理圍繞方向性問題，不等式熱二律推論之一

卡諾定理給出熱機(jī)的最高理想熱二律推論之二

克勞修斯不等式反映方向性定義熵5–4熵和熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式一、克勞修斯不等式克勞修斯不等式的研究對(duì)象是循環(huán)方向性的判據(jù)正循環(huán)逆循環(huán)可逆循環(huán)不可逆循環(huán)

克勞修斯不等式的推導(dǎo)克勞修斯不等式的推導(dǎo)（1）可逆循環(huán)1、正循環(huán)（卡諾循環(huán)）T1T2RQ1Q2W吸熱

∴

克勞修斯不等式的推導(dǎo)（2）不可逆循環(huán)1、正循環(huán)（卡諾循環(huán)）T1T2RQ1Q2W吸熱

∴

假定

Q1=Q1’

，tIR

<tR，W’<W

∵可逆時(shí)IRW’Q1’Q2’克勞修斯不等式的推導(dǎo)（1）可逆循環(huán)2、反向循環(huán)（卡諾循環(huán)）T1T2RQ1Q2W放熱

∴

克勞修斯不等式的推導(dǎo)（2）不可逆循環(huán)2、反循環(huán)（卡諾循環(huán)）T1T2RQ1Q2W放熱假定

Q2=Q2’

W’>W

可逆時(shí)IRW’Q1’Q2’克勞修斯不等式推導(dǎo)總結(jié)可逆

=不可逆

<正循環(huán)（可逆、不可逆）吸熱反循環(huán)（可逆、不可逆）放熱僅卡諾循環(huán)???克勞修斯不等式∴對(duì)任意循環(huán)將循環(huán)用無數(shù)組s

線細(xì)分，abfga近似可看成卡諾循環(huán)=可逆循環(huán)<不可逆循環(huán)>

不可能熱源溫度熱二律表達(dá)式之一

克勞修斯不等式例題

A

熱機(jī)是否能實(shí)現(xiàn)1000

K300

KA2000

kJ800

kJ1200

kJ可能

如果：W=1500kJ1500

kJ不可能500

kJ注意：

熱量的正和負(fù)是站在循環(huán)的立場(chǎng)上二、熵Entropy熱二律推論之一

卡諾定理給出熱機(jī)的最高理想熱二律推論之二

克勞修斯不等式反映方向性熱二律推論之三

熵反映方向性1、熵的導(dǎo)出定義：熵克勞修斯不等式可逆過程，代表某一狀態(tài)函數(shù)。=可逆循環(huán)<不可逆循環(huán)比熵2、熵的物理意義定義：熵?zé)嵩礈囟?工質(zhì)溫度比熵克勞修斯不等式可逆時(shí)熵變表示可逆過程中熱交換的方向和大小熵的物理意義3、熵是狀態(tài)量可逆循環(huán)pv12ab熵變與路徑無關(guān),只與初終態(tài)有關(guān)Entropychange4、不可逆過程S與傳熱量的關(guān)系任意不可逆循環(huán),根據(jù)克氏不等式pv12ab=可逆>不可逆5、S與傳熱量的關(guān)系=可逆>不可逆<不可能熱二律表達(dá)式之一對(duì)于循環(huán)克勞修斯不等式除了傳熱,還有其它因素影響熵耗散效應(yīng)：機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊岵豢赡娼^熱過程不可逆因素會(huì)引起熵變化=0總是熵增針對(duì)過程三、不可逆絕熱過程---熵流和熵產(chǎn)對(duì)于任意微元過程有：=：可逆過程>：不可逆過程定義熵產(chǎn)：純粹由不可逆因素引起結(jié)論：熵產(chǎn)是過程不可逆性大小的度量。熵流：永遠(yuǎn)熱二律表達(dá)式之一EntropyflowandEntropygeneration熵流、熵產(chǎn)和熵變?nèi)我獠豢赡孢^程可逆過程不可逆絕熱過程可逆絕熱過程不易求四、熵變的計(jì)算方法理想氣體僅可逆過程適用Ts1234任何過程相對(duì)熵及熵變量計(jì)算絕對(duì)熵：絕對(duì)零度時(shí)純物質(zhì)的熵為零，以此為基點(diǎn)熵相對(duì)熵：人為規(guī)定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)下的熵等于零?；鶞?zhǔn)點(diǎn)：理想氣體：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣和水：三相點(diǎn)（0.611×10-3MPa，273.16℃）熵變的計(jì)算方法非理想氣體：查圖表固體和液體：通常常數(shù)例：水熵變與過程無關(guān)，假定可逆：水的定壓加熱相變過程熵變分段計(jì)算：未飽和水-飽和水飽和水-飽和蒸汽飽和蒸汽-過熱蒸汽1）未飽和水-飽和水（T-Ts）2）飽和水-飽和蒸汽（Ts不變）3）飽和蒸汽-過熱蒸汽（Ts-T2）熵變的計(jì)算方法熱源（蓄熱器）：與外界交換熱量，T幾乎不變假想蓄熱器RQ1Q2WT2T1T1熱源的熵變熵變的計(jì)算方法功源（蓄功器）：與只外界交換功功源的熵變理想彈簧無耗散也可以：1-3-25–5

熵方程一、熵方程1.熵流和熵產(chǎn)其中吸熱

“+”零放熱“–”系統(tǒng)與外界換熱造成系統(tǒng)熵的變化。（熱）熵流sg—熵產(chǎn)，非負(fù)不可逆“+”可逆“0”系統(tǒng)進(jìn)行不可逆過程造成系統(tǒng)熵的增加系統(tǒng)與外界傳遞任何形式的可逆功多不會(huì)引起系統(tǒng)上的變化，也不會(huì)引起外界熵的變化。163頁2.熵方程

考慮系統(tǒng)與外界發(fā)生質(zhì)量交換，系統(tǒng)熵變除（熱）熵流，熵產(chǎn)外，還應(yīng)有質(zhì)量遷移引起的質(zhì)熵流，所以熵方程應(yīng)為：

流入系統(tǒng)熵-流出系統(tǒng)熵+熵產(chǎn)=系統(tǒng)熵增其中流入流出熱遷移質(zhì)遷移造成的熱質(zhì)熵流流入流出熵產(chǎn)熵增

熵方程核心：熵可隨熱量和質(zhì)量遷移而轉(zhuǎn)移；可在不可逆過程中自發(fā)產(chǎn)生。由于一切實(shí)際過程不可逆，所以熵在能量轉(zhuǎn)移過程中自發(fā)產(chǎn)生（熵產(chǎn)），因此熵是不守恒的，熵產(chǎn)是熵方程的核心。一、閉口系熵方程：閉口絕熱系：可逆“=”不可逆“>”閉口系：絕熱穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流開口系：二、穩(wěn)定流動(dòng)開口系熵方程（僅考慮一股流出，一股流進(jìn)）穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流開口系：矛盾?

例5—51kg溫度為100℃的水在溫度恒為500K的加熱器內(nèi)在標(biāo)淮大氣壓下定壓加熱，完全汽化為100℃的水蒸氣。巳知需要加入熱量q＝2257．2kJ／kg。試求：(1)水在汽化過程中的比墑變△s1-2；

(2)過程的熵流和熵產(chǎn)；

(3)恒溫加熱器溫度為800K時(shí)水的熵變及過程中的熵流和熵產(chǎn)。分析：閉口系統(tǒng)，非理想氣體，熵變問題此時(shí)求⊿s有幾種求法？⊿s=sf+sg注意，定義式中的Q和T找到一個(gè)可逆過程，此例中即為內(nèi)可逆過程：Q為從熱源的吸熱量，T為工質(zhì)溫度（=假想熱源溫度）其實(shí)，液體在相變過程中的熵變計(jì)算公式：對(duì)于不可逆因素只有溫差傳熱引起，無摩擦損失的問題但注意溫度變化。Tr為工質(zhì)溫度（假想熱源溫度）(2)求過程的熵流和熵產(chǎn)；熱源溫度！(3)恒溫加熱器溫度為800K時(shí)水的熵變及過程中的熵流和熵產(chǎn)。分析：1）熵是狀態(tài)量，工質(zhì)經(jīng)歷不同的不可逆過程，在相同的初終態(tài)之間變化，熵變相同，即熱源溫度不影響總熵變。2）傳熱溫差越大，熱熵流越小，熵產(chǎn)越大。-熵產(chǎn)是不可逆程度的量度。熵的性質(zhì)和計(jì)算不可逆過程的熵變可以在給定的初、終態(tài)之間任選一可逆過程進(jìn)行計(jì)算。

熵是狀態(tài)參數(shù)，狀態(tài)一定，熵有確定的值；

熵的變化只與初、終態(tài)有關(guān)，與過程的路徑無關(guān)熵是廣延量熵的表達(dá)式的聯(lián)系?可逆過程傳熱的大小和方向?不可逆程度的量度作功能力損失?孤立系?過程進(jìn)行的方向?循環(huán)克勞修斯不等式熵的問答題?任何過程，熵只增不減?若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆兩條路徑到達(dá)同一終點(diǎn)，則不可逆途徑的S必大于可逆過程的S?可逆循環(huán)S為零，不可逆循環(huán)S大于零╳╳╳?不可逆過程S永遠(yuǎn)大于可逆過程S╳判斷題（1）?若工質(zhì)從同一初態(tài)，分別經(jīng)可逆和不可逆過程，到達(dá)同一終態(tài)，已知兩過程熱源相同，問傳熱量是否相同？相同初終態(tài)，s相同=：可逆過程>：不可逆過程熱源T相同相同判斷題（2）?若工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，從相同熱源吸收相同熱量，問末態(tài)熵可逆與不可逆誰大？相同熱量，熱源T相同=：可逆過程>：不可逆過程相同初態(tài)s1相同判斷題（3）?若工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，一個(gè)可逆絕熱過程與一個(gè)不可逆絕熱過程，能否達(dá)到相同終點(diǎn)？可逆絕熱不可逆絕熱STp1p2122’判斷題（4）?理想氣體絕熱自由膨脹，熵變？典型的不可逆過程AB真空§5-6孤立系統(tǒng)熵增原理孤立系統(tǒng)無質(zhì)量交換結(jié)論：孤立系統(tǒng)的熵只能增大，或者不變，絕不能減小，這一規(guī)律稱為孤立系統(tǒng)

熵增原理。無熱量交換無功量交換=：可逆過程>：不可逆過程熱二律表達(dá)式之一為什么用孤立系統(tǒng)？孤立系統(tǒng)

=

非孤立系統(tǒng)+相關(guān)外界=：可逆過程

reversible>：不可逆過程

irreversible<：不可能過程impossible最常用的熱二律表達(dá)式孤立系熵增原理舉例(1)溫差傳熱T1>T2QT2T1用克勞修斯不等式用用用沒有循環(huán)不好用不知道孤立系熵增原理舉例(1)QT2T1取熱源T1和T2為孤立系當(dāng)T1>T2可自發(fā)傳熱當(dāng)T1<T2不能傳熱當(dāng)T1=T2可逆?zhèn)鳠峁铝⑾奠卦鲈砼e例(1)QT2T1取熱源T1和T2為孤立系STT1T2孤立系熵增原理舉例(2)兩恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)Q2T2T1RWQ1功源孤立系熵增原理舉例(2)Q2T2T1RWQ1功源STT1T2兩恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)孤立系熵增原理舉例(3)T1T2RQ1Q2W假定Q1=Q1’

，tIR

<tR，W’<W

∵可逆時(shí)IRW’Q1’Q2’兩恒溫?zé)嵩撮g工作的不可逆熱機(jī)熱轉(zhuǎn)換為功孤立系熵增原理舉例(3)熱轉(zhuǎn)換為功兩恒溫?zé)嵩撮g工作的不可逆熱機(jī)STT1T2T1T2RQ1Q2WIRW’Q1’Q2’孤立系熵增原理舉例(4)功熱是不可逆過程T1WQ功源單熱源取熱功是不可能的練習(xí)：利用孤立系統(tǒng)熵增原理說明冰箱制冷過程Q2T2T0WQ1功源若想必須加入功W,使Q1>Q2三、作功能力的損失RQ1Q2WR卡諾定理tR>

tIR

可逆T1T0IRWIRQ1’Q2’作功能力:以環(huán)境為基準(zhǔn),系統(tǒng)可能作出的最大功假定Q1=Q1’

，WR

>WIR

作功能力損失作功能力損失T1T0RQ1Q2IRW’Q1’Q2’假定Q1=Q1’

，WR>WIR

作功能力損失孤立系統(tǒng)的火用損失

可逆與不可逆討論(例1)可逆熱機(jī)2000

K