工程熱力學(xué)講義第五章

1、1 第五章第五章 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 The second law of thermodynamics51 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律一、自然過程的方向性一、自然過程的方向性只要只要Q不大于不大于Q，B向向A傳熱并不違反第一定律傳熱并不違反第一定律QQ?（1）有限溫差傳熱）有限溫差傳熱2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 等于水的內(nèi)能減少，不 違反第一定律。電流通過電阻，產(chǎn)生熱量對電阻加熱，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。（2）功熱轉(zhuǎn)化）功熱轉(zhuǎn)化3歸納：歸納：1）能夠獨(dú)立地、無條件地自動進(jìn)行的過程自發(fā)過程，其反向過程是非

2、自發(fā)過程。也即過程不可逆。 2）非自發(fā)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。（3）自由膨脹）自由膨脹（4）混合過程）混合過程能量轉(zhuǎn)換方向性的 實質(zhì)是能質(zhì)有差異無限可轉(zhuǎn)換能無限可轉(zhuǎn)換能機(jī)械能，電能部分可轉(zhuǎn)換能部分可轉(zhuǎn)換能熱能0TT 不可轉(zhuǎn)換能不可轉(zhuǎn)換能環(huán)境介質(zhì)的熱力學(xué)能4二二.第二定律的兩種典型表述第二定律的兩種典型表述1.克勞修斯克勞修斯敘述熱量不可能自發(fā)地不花代價地 從低溫物體傳向高溫物體。2.開爾文開爾文普朗克普朗克敘述不可能制造循環(huán)熱機(jī)， 只從一個熱源吸熱，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q2 自發(fā)地從地

3、從TlTh熱機(jī)從Th吸取q1并傳給Tl熱量q2熱機(jī)凈輸出功Wnet= q1 q2整個系統(tǒng)成了第二類永動機(jī)5但違反了熱但違反了熱力學(xué)第二定律力學(xué)第二定律小知識：第二類永動機(jī)小知識：第二類永動機(jī)第二類永動機(jī)：設(shè)想的從第二類永動機(jī)：設(shè)想的從單一熱源單一熱源取熱并取熱并使之完全變?yōu)楣Φ臒釞C(jī)。使之完全變?yōu)楣Φ臒釞C(jī)。這類永動機(jī)這類永動機(jī)并不違反熱力并不違反熱力 學(xué)第一定律學(xué)第一定律第二類永動機(jī)是不可能制造成功的第二類永動機(jī)是不可能制造成功的環(huán)境是個大熱源環(huán)境是個大熱源6第二類永動機(jī)第二類永動機(jī)? 如果三峽水電站用降溫法發(fā)電，使水如果三峽水電站用降溫法發(fā)電，使水溫降低溫降低5 C，發(fā)電能力可提高，發(fā)電能力可

4、提高11.7倍。倍。設(shè)水位差為設(shè)水位差為180米米重力勢能轉(zhuǎn)化為電能：重力勢能轉(zhuǎn)化為電能：1800 Emghm Jmkg水降低水降低5 C放熱放熱：21000 Qcm tm J 2100011.71800QmEm7試證明等熵線與同一條等溫線不可能有兩個交點(diǎn)。 證明：設(shè)等熵線S與同一條等溫線T有兩個交點(diǎn)A和B。 令工質(zhì)從A經(jīng)等溫線到B，再經(jīng)等熵過程返回A，完成循環(huán)。此循環(huán)中工質(zhì)在等溫過程中從單一熱源吸熱，并將之轉(zhuǎn)換為循環(huán)凈功輸出。這是違反熱力學(xué)第二定律的，故原假設(shè)不可能成立。852 可逆可逆循環(huán)分析及其熱效率循環(huán)分析及其熱效率一一.卡諾循環(huán)及其熱效率卡諾循環(huán)及其熱效率 1.卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)21絕

5、熱壓縮是理想氣體兩個熱源的四個可逆循環(huán)32等溫吸熱43絕熱膨脹14等溫放熱q=0q=0q1q292.卡諾循環(huán)熱效率卡諾循環(huán)熱效率net1twq121qq41142ssTqqqL放23321ssTqqqh吸net12qqq23nethLTTsw23231hLLtChhTTsTTsT 10結(jié)論：結(jié)論：,tChLhLf T TTT2）0,1LhtCTT 3）,0LhtCTT若第二類永動機(jī)不可能制成； 4）實際循環(huán)不可能實現(xiàn)卡諾循環(huán)，原因： a）一切過程不可逆； b）氣體實施等溫吸熱，等溫放熱困難； c）氣體卡諾循環(huán)wnet太小，若考慮摩擦， 輸出凈功極微。 5）卡諾循環(huán)指明了一切熱機(jī)提高熱效率 的方

6、向。1LtChTT 1）tCnet1Lwqq即循環(huán)必需有放熱11二二.逆向卡諾循環(huán)逆向卡諾循環(huán) 制冷系數(shù)制冷系數(shù)：供暖系數(shù)供暖系數(shù)：net0ccccqqwqqccccTTTsTTsT0230231c可大于，小于，或等于11net12cqqwqq410410RRRRTsTTTsTT1cT0環(huán)境高溫?zé)嵩捶艧酺0環(huán)境低溫?zé)嵩次鼰嶂评渲评洌汗┡┡?2三三.概括性卡諾循環(huán)概括性卡諾循環(huán) 1. 循環(huán)組成循環(huán)組成 21212LqmnTs面積net1221111twqqqqqq 2. 熱效率熱效率134343hqopTs面積hLhLTTsTsT113412tC1 定溫吸熱 23 定溫放熱 42 同(n)類

7、可逆34 同(n)類可逆1理論上ThTl溫度連續(xù)變化的儲熱器可滿足。工質(zhì)在41中把熱量放給儲熱器，在23中又從儲熱器中收回?；?zé)岱ㄊ翘岣邿嵝实挠行Х椒ā?3四四.多熱源可逆循環(huán)多熱源可逆循環(huán) 1.平均吸（放）熱溫度平均吸（放）熱溫度2211dmqT sTss注意注意：1）Tm僅在可逆過程中有意義2)221TTTm2.多熱源可逆循環(huán)多熱源可逆循環(huán)1211211112mnAmnBqqt面積面積2121dmT sTsshLmhmLTTTTopmnoqrmnq111面積面積任何時刻工質(zhì)和熱源間都保持無溫差傳熱。14 53 卡諾定理卡諾定理 定理定理1：在相同溫度的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩?之間工作的

8、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。15定理一證明 A:理想氣體 ，卡諾循環(huán)可逆機(jī)。 B:任意工質(zhì)， 其它循環(huán)可逆機(jī)。 T1 T2 AQ1Q2AWA BQ2BQ1WB T1 T2 AQ1Q2AWA-WB BQ2BQ1WBA:正向B:正向A:正向B:反向wA=Q1-Q2A, , wB=Q1-Q2B11QwQwBBAA, AB AB A=B若AB 則 WAWB

9、 及Q2AQ2BA、B聯(lián)合行一個循環(huán)后則 Q2B Q2A WAWB 相當(dāng)從單一低溫?zé)嵩慈〉脽崃哭D(zhuǎn)化為功，違反第二定律開爾文說法。（a）（b）162. 相互關(guān)系相互關(guān)系：l溫度界線相同，但具有兩個以上熱源的可逆循環(huán)，其熱效率低于卡諾循環(huán)。l不可逆循環(huán)的熱效率小于同條件下的可逆循環(huán)。循環(huán)熱效率歸納循環(huán)熱效率歸納：net2111twqqq 適用一切循環(huán)，任意工質(zhì)1.循環(huán)熱效率計算循環(huán)熱效率計算：工質(zhì)多熱源可逆循環(huán)，任意吸放mmTT1tmtctmtIRtRtc卡諾循環(huán)，概括性卡諾循環(huán)，以及工作在兩熱源間的一切可逆循環(huán)。任意工質(zhì)hLTT117 某項專利申請書上提出一種熱機(jī)，它從167c的熱源 接受熱量，

10、向7c冷源排熱，熱機(jī)每接受1000kJ熱量，能發(fā)出0.12kwh的電力。 請判定專利局是否應(yīng)受理其申請，為什么？解：從申請是否違反自然界普遍規(guī)律著手kJQkJWnet1000432360012. 01故不違反第一定律根據(jù)卡諾定理，在同溫限的兩個恒溫?zé)嵩粗g工作的熱機(jī)，以可逆機(jī)效率最高364. 016715.273715.27311,hLctTT181max,max,QWnettct違反第二定律，所以不可能kJPkJQWctnet4323641000364. 01,max,cttQWor,10432. 0100043219熱效率T1=1500K；T2=300K；p1=28.0MPa；p2=0.1

11、MPa598. 0t1.不是卡諾循環(huán)2.等壓過程耗功太大3.過程2-3放熱量太大加熱前壓縮相同溫限內(nèi)卡諾循環(huán)：8 . 0c2054 熵參數(shù)、熱過程方向的判據(jù)熵參數(shù)、熱過程方向的判據(jù) 一一.狀態(tài)參數(shù)熵的導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)熵的導(dǎo)出1.卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)熱效率熱效率Tl、Th是熱源溫度，也是工質(zhì)溫度。q1放熱、q2吸熱。有：net1twqhlTTqq 1112021lhTqTq其中q1、q2絕對值212.任意可逆循環(huán)任意可逆循環(huán),2,111L iit ih iiTqTq 令分割循環(huán)的可逆絕熱線無窮多，且任意兩線間距離0 則每個微元循環(huán)是卡諾循環(huán)有：21,iiL ih iqqTT12,0iih iL iqqT

12、T全部循環(huán)求和0)(lim211221121ABlhniliihiinTqTqTqTq1AB20rrevTq即克勞修斯積分等式0Tqrev或22 結(jié)論結(jié)論： 1）推導(dǎo)中僅利用卡諾循環(huán)，故只適用可逆過程且與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)； 2）s是狀態(tài)參數(shù)，故s12=s2s1與過程無關(guān)，僅取決初、終狀態(tài) ?？梢杂萌我庖粭l可逆路徑計算。 根據(jù)態(tài)函數(shù)的特性，s必為某一狀態(tài)參數(shù)，定義為熵。熵變計算熵變計算21211212TqdssssTqTqdsrevrrev 令:比較理想氣體熵變計算比較理想氣體熵變計算21dss 22g11dlnVvTcRTv22g11dlnppTcRTp2211ddpVvpccvp熱源的工質(zhì)的23

13、二二. 熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式用一組等熵線分割循環(huán)可逆小循環(huán) 不可逆小循環(huán)可逆小循環(huán)部分：0rTq不可逆小循環(huán)部分：ihiLiiTTqq, 1, 2110, 2, 1, 1, 2iLiihiihiLiiTqTqTTqq0rTq1. 克勞修斯積分不等式克勞修斯積分不等式不可逆循環(huán)：24可逆部分+不可逆部分可逆可逆 “=”不可逆不可逆“”號顯然：可逆絕熱：不可逆絕熱：2121ssssgs原因：不可逆過程存在耗散效應(yīng)，使損失的機(jī)械功轉(zhuǎn) 變成熱被工質(zhì)吸收。熵產(chǎn) ：由耗散熱產(chǎn)生的熵增量。adgss熵產(chǎn)是過程不可逆的量度。熵產(chǎn)是過程不可逆的量度。0gs 122sp212s2p

14、2pTsv33a) 不可逆過程熵差計算421432132121ssssssBA四四. 相對熵及熵變計算相對熵及熵變計算1）絕對熵）絕對熵 以絕對溫度0度時純物質(zhì)的熵為0，以此為起點(diǎn)的熵2）相對熵）相對熵 以人為規(guī)定一個參照基準(zhǔn)點(diǎn)的熵值。 通常：理想氣體取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、水和水蒸氣取三相點(diǎn)時液態(tài)水 的熵為零。3）熵變）熵變 系統(tǒng)兩平衡狀態(tài)的熵差可由任何可逆過程來計算 b) 有相變過程，須分段計算，再求總和。對于水和水蒸氣，有：2,1lnlnsp lp vssTTsccTTT 例題：例5-3（137頁）34一一.孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)熵增原理熵增原理 55熵增原理熵增原理第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式0 qrTqds 孤

15、立系統(tǒng)是閉口絕熱系可逆絕熱 ds=0不可逆絕熱 ds0造成系統(tǒng)熵的增加原因是，過程存在不可逆因素引起的耗散效應(yīng)轉(zhuǎn)化為耗散熱，被工質(zhì)吸收。熵產(chǎn)熵產(chǎn) Sg : 由耗散熱產(chǎn)生的熵增量。熵增原理熵增原理 ： 孤立系統(tǒng)中熵可以增加（不可逆過程時）或保持孤立系統(tǒng)中熵可以增加（不可逆過程時）或保持 不變（進(jìn)行可逆過程時）但決不能減小。不變（進(jìn)行可逆過程時）但決不能減小。 孤立系統(tǒng)總熵變等于各子系統(tǒng)熵變代數(shù)和。孤立系統(tǒng)總熵變等于各子系統(tǒng)熵變代數(shù)和。0isods35nTqsq11熱熱源：失12iso1200hLhLqqsTTqqTT R “=”IR”1,net,net,qt Rt IRRIRww 同樣 所以，不

16、可逆使孤立系熵增大造成后果是不可逆使孤立系熵增大造成后果是 機(jī)械能（功）減少機(jī)械能（功）減少a) 熱能機(jī)械能LTqsq22冷冷源：得net0ws 熱機(jī)：輸出是否必須可逆？2111hLTqTq 36低溫高溫?zé)崃縝)AATqsqA失:iso110BAsqTTR “=”IR “” 若不可逆，TATB,，以A為熱源B為冷源，利用熱機(jī) 可使一部分熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，所以孤立系熵增大這孤立系熵增大這 里也意味著機(jī)械能損失。里也意味著機(jī)械能損失。BBTqsqB得:37 c)機(jī)械功（或電能）轉(zhuǎn)化為熱能輸入WsQ（=Ws）， 氣體由T1 上升到T2，v1=v2工質(zhì)熵變2211ln0VRTQSmcTT工質(zhì)外界 S外

17、=0 由于熱能不可能100%轉(zhuǎn)變成機(jī)械能而不留任何影響，故這里Siso0還是意味著機(jī)械能損失還是意味著機(jī)械能損失。iso0SSSS 外工質(zhì)工質(zhì)38d)有壓差的膨脹（如自由膨脹）2g1ln0vsRv iso0ss 2g01lnvQR Tviso0s孤立系熵增意味機(jī)械能損失孤立系熵增意味機(jī)械能損失0外界s0W12lnvvRsg120lnvvRTQsg外界QW 39 e) 耗散功轉(zhuǎn)化為熱能不可逆耗散效應(yīng)，耗散功Wl轉(zhuǎn)化為耗散熱Qg, Qg=Wl被某個物體（T）吸收引起的熵增稱熵產(chǎn)Sg。則：這里Siso0還是意味機(jī)械能損失還是意味機(jī)械能損失。0glgQWdSSTT00isogisogdSSSS或 若耗

18、散熱Qg, 被一個溫度與環(huán)境（T0）相同物體吸收，將不再具有作出有用功的能力，作功能力的損失（也稱用損失）以 I 表示。則：0,lisodIdIW dST40二、孤立系統(tǒng)熵增原理的實質(zhì)：二、孤立系統(tǒng)熵增原理的實質(zhì)： 1、孤立系內(nèi)一切過程均使孤立系統(tǒng)熵增加，其極限一切過程均可逆時系統(tǒng)熵保持不變。2、孤立系統(tǒng)中有幾個物體組成，過程中其中某些物體熵可以增加，某些可以減小，但全部物體熵變化總和永遠(yuǎn)是正的。只有當(dāng)過程可逆時，總和才等于零。3、孤立系統(tǒng)熵增原理Siso=Sg 0，可作為第二定律的又一數(shù)學(xué)表達(dá)式，而且是更基本的一種表達(dá)式；4、孤立系統(tǒng)的熵增原理可推廣到閉口絕熱系；415、熵增原理闡明了過程進(jìn)

19、行的方向。一切實際過程都不可逆，所以可根據(jù)熵增原理判別過程進(jìn)行的方向，孤立系統(tǒng)中一切實際過程總是向著熵增加方向進(jìn)行。6、熵增原理指出了熱過程進(jìn)行的限度。當(dāng)孤立系總熵達(dá)到最大值時，過程停止進(jìn)行，系統(tǒng)達(dá)到平衡。7、熵增原理揭示了熱過程進(jìn)行的條件。在某一過程中，孤立系中某一物體的熵減小，則必有其他物體的熵增大以作為補(bǔ)償，從而使孤立系的總熵變不小于零。否則，該過程將無法進(jìn)行。8、孤立系統(tǒng)中一切過程均不改變其總內(nèi)部儲能，即任意過程中能量守恒。但各種不可逆過程均可造成機(jī)械能損失，而任何不可逆過程均是Siso0，所以熵可反映某種物質(zhì)的共同屬性。422211d0rrrqssTqsTqT總結(jié)：熱力學(xué)第二定律數(shù)學(xué)

20、表達(dá)式及其適用范圍：總結(jié)：熱力學(xué)第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式及其適用范圍：00adadsds00isoisosds閉口系統(tǒng)，積分（微分）形式循環(huán)過程絕熱閉口系統(tǒng)，有限過程（微過程）形式孤立系統(tǒng)，有限過程（微過程）形式43 利用孤立系統(tǒng)熵增原理證明下述循環(huán)發(fā)動機(jī)是不可能制成的: 它從167c的熱源吸熱1000kJ向7c的冷源放熱568kJ，輸出循環(huán)凈功432kJ。證明：取熱機(jī)、熱源、冷源組成閉口絕熱系KkJs272. 216715.2731000熱源所以該熱機(jī)是不可能制成的KkJs027. 2715.273568冷源0熱機(jī)s0245. 0027. 2272. 2KkJsiso4456 熵方程熵方程一、一、

21、熵流和熵產(chǎn)熵流和熵產(chǎn)其中2f1rqsT（熱）熵流吸熱 “+”放熱 “”系統(tǒng)與外界 換熱造成系 統(tǒng)熵的變化。drqsTgdrqssTfgssfgsss sg熵產(chǎn)，熵產(chǎn)，非負(fù)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)熵的增加注：注：sf、sg是過程量，但熵是狀態(tài)參數(shù)，意味著相同的初、終態(tài)之間可有不同的 sf、sg,但綜合效應(yīng)引起的s卻相同。45例例：若TA = TB，可逆，取A為系統(tǒng):21AAARQQSTT 22f11rBBAQQQQSTTTT g0S 取B為系統(tǒng):21BBBRQQSTT22f11rAABQQQQSTTTTg0S 46若TATB，不可逆，取A為系統(tǒng)21AAARQQS

22、TT 22f11rBBQQQSTTT gf110ABBAQQSSSQTTTT 所以，單純傳熱，若可逆，系統(tǒng)熵變等于熵流；若不可逆系統(tǒng)熵變大于熵流，差額部分由不可逆熵產(chǎn)提供。 47 氣缸內(nèi)儲有1kg空氣，分別經(jīng)可逆等溫及不可逆等溫，由初態(tài)P1=0.1MPa，t1=27c壓縮到P2=0.2MPa，若不可逆等溫壓縮過程中耗功為可逆壓縮的120%，確定兩種過程中空氣的熵增及過程的熵流及熵產(chǎn)。（空氣取定比熱， t0=27c ）解：可逆等溫壓縮2lnlnln1212ggpRppRTTcs2lnln1121TRppTRqggR2ln2ln01021021ggRrfRTTRTqTqTqs0)2ln(2lngg

23、fggfRRssssss48不可逆等溫壓縮：2lngRs2ln2 . 12 . 12 . 11TRqwwuqgRRIRIR由于初終態(tài)與可逆等溫壓縮相同2ln2 . 12ln2 . 10121ggrIRrfRTTRTqTdqs2ln2 . 02ln2 . 12lngggfgRRRsss49 1kg p=0.1MPa，t1=20c的水定壓加熱到90 c，若熱源R溫度Tr恒為500K，環(huán)境溫度T0=293K，求：1）水的熵變2）分別以水和熱源R為系統(tǒng)求此加熱過程的熵流和熵產(chǎn)tchKkgkJcpp且水的水1868. 4解：1）定壓加熱即hwhqtpkgkJttchhqp/0 .29320901868.

24、 41212水)(897. 02732027390ln1868. 4ln122121KkgkJTTcTdTcTqspRpR水KKkgkJkgkJsqTm64.326)/(897. 0/0 .293502）取水為系統(tǒng)gfsss水取熱源R為系統(tǒng)gfsss熱源閉口系)(586. 05000 .29321KkgkJTqTqsrrf)(311. 0586. 0897. 0KkgkJsssfg水閉口系21水TqsrfKkgkJssqqfr897. 0水mrTq水水sqqr51)(586. 05000 .29321KkgkJTqTqSrR熱源所以，傳熱過程的熵產(chǎn)可任取吸、放熱物體為系統(tǒng)計算。)(311. 0

25、)897. 0(586. 0KkgkJSSSfg熱源52 二、二、熵方程熵方程 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)熵流入系統(tǒng)熵流出系統(tǒng)熵流出系統(tǒng)熵熵產(chǎn)熵產(chǎn)=系統(tǒng)熵增系統(tǒng)熵增其中流入 流出熱遷移 質(zhì)遷移造成的熱 質(zhì)熵流53,li ir lQm sT流入jjm s流出g,dli ijjr lQmsm sSST熱熵流質(zhì)熵流f,g()iijjlSs m s mSS d微元時間有限時間熵產(chǎn)熵產(chǎn) 熵增熵增 dSdSgS54熵方程核心熵方程核心： 熵可隨熱量和質(zhì)量遷移而轉(zhuǎn)移；可在不可逆過程中自熵可隨熱量和質(zhì)量遷移而轉(zhuǎn)移；可在不

26、可逆過程中自 發(fā)產(chǎn)生。由于一切實際過程不可逆，所以熵在能量轉(zhuǎn)移發(fā)產(chǎn)生。由于一切實際過程不可逆，所以熵在能量轉(zhuǎn)移 過程中自發(fā)產(chǎn)生（熵產(chǎn)），過程中自發(fā)產(chǎn)生（熵產(chǎn)），因此熵是不守恒的，熵產(chǎn)是因此熵是不守恒的，熵產(chǎn)是 熵方程的核心熵方程的核心。閉口系熵方程閉口系熵方程：fg00ijmmsss 閉口絕熱系：g00Qss 可逆“=”不可逆“”f ,g( )iijjlSs msmSS閉口系：1kg工質(zhì)55絕熱穩(wěn)流開系：f21g00ssss是否矛盾與0012ssSCV12d0CVmmmS穩(wěn)定流動開口系熵方程（穩(wěn)定流動開口系熵方程（僅考慮一股流出，一股流進(jìn)）穩(wěn)流開系：?12fg0ssmSSf,g( )iijjl

27、Ss ms mSS21fgssss入口出口1kg工質(zhì)56 試判斷下列各情況的熵變是： a）正；b）負(fù)；c）可正可負(fù)；d）其他1）閉口系經(jīng)歷一可逆變化過程，系統(tǒng)與外界交換功量 10kJ，熱量-10kJ，系統(tǒng)熵變 。“-”2）閉口系經(jīng)歷一不可逆變化過程，系統(tǒng)與外界交換功 量10kJ，熱量-10kJ，系統(tǒng)熵變 。 “-”or”+”3）在一穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流裝置內(nèi)工作的流體經(jīng)歷一不可逆過程, 裝置作功20kJ，與外界交換熱量-15kJ，流體進(jìn)出口 熵變。 “+”or”-”4）在一穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流裝置內(nèi)工作的流體，經(jīng)歷一可逆過 程，裝置作功20kJ，與外界交換熱量-15kJ，流體進(jìn) 出口熵變?！?”5）流體在穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的情

28、況下按不可逆絕熱變化，系統(tǒng)對外作功10kJ，此開口系統(tǒng)的熵變。 不變例題：例5-10 P14857 5-7 用參數(shù)的基本概念用參數(shù)的基本概念 熱量用熱量用一、能量的可轉(zhuǎn)換性、用和無一、能量的可轉(zhuǎn)換性、用和無 1、能量的可轉(zhuǎn)換性、能量的可轉(zhuǎn)換性 1）機(jī)械能、電能 ：全部轉(zhuǎn)換為熱能 2）熱能 ：有限轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，溫度越高，轉(zhuǎn)換量越大 3）大氣、海水的熱力學(xué)能 ：不可能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 2、定義、定義 用（用（Ex ）：在環(huán)境條件下，能量中可轉(zhuǎn)化為有用功的 最高份額 無（無（An）：）：在環(huán)境條件下，不可能轉(zhuǎn)換有用功的那 部分能量對任何能量：對任何能量：E= Ex+ An58對過程積分得 2）TT0，恒

29、溫：二、熱量用和冷量用二、熱量用和冷量用 1、熱量用（、熱量用（Ex,Q）)(TTQWnetc01 QxnetEQTTW,)( 012102101TQTQQTTEQx)(,0 x QEQTS可逆：STEQAQxQn0,STQQTTEQx001)(,STTQTAQn00,1）TT0，變溫：微元卡諾循環(huán)熱效率Ex,QAn,Q592)T(T0)變溫：取微元逆向卡諾循環(huán)，同理2、冷量用（、冷量用（Ex,Q0） 1)T(TBT0（環(huán)境）和熱機(jī)。 情況一：情況一：TAT0間進(jìn)行可逆卡諾循環(huán)，有：0max(),()(1)Ax Q AATWQET0max(),()(1)Bx Q BBTWQET 情況二：情況二： A先將熱量Q傳給B，然后B與 環(huán)境間進(jìn)行可逆循環(huán) 有：比較兩情況比較兩情況 ：TATB Ex,Q(A) Ex,Q(B)有：有：QTTTEEIABBQxAQx)()(,)(,110A：TAB：TB熱機(jī)環(huán)境T0Q0QQQ63 差值 I 表示作功能力的減少，即用損失。由于第二種情況有A到B的非等溫傳熱，是不可逆過程，因此孤立系統(tǒng)熵增加了，為：Gouy-Stodla公式公式11()0isoABABBAQQSSS