第2章 熱力學(xué)第一定律和第二定律

1、1 2.1 熱力學(xué)第一定律及其解析式熱力學(xué)第一定律及其解析式2.2 穩(wěn)定流動能量方程式穩(wěn)定流動能量方程式2.3 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律2.4 熵方程和孤立系統(tǒng)熵增原理熵方程和孤立系統(tǒng)熵增原理 2.5 能量的作功能力、火用能量的作功能力、火用2 熱是能的一種，機械能變熱能，或熱能變機械能的熱是能的一種，機械能變熱能，或熱能變機械能的時候，他們之間的比值是一定的。時候，他們之間的比值是一定的。 或：或： 熱可以變?yōu)楣Γσ部梢宰優(yōu)闊?；一定量的熱消失熱可以變?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊?；一定量的熱消失時必定產(chǎn)生相應(yīng)量的功；消耗一定量的功時，必出現(xiàn)時必定產(chǎn)生相應(yīng)量的功；消耗一定量的功時，必出現(xiàn)與之相應(yīng)量

2、的熱。與之相應(yīng)量的熱。熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。 2.1.1 熱力學(xué)第一定律的表述和一般關(guān)系熱力學(xué)第一定律的表述和一般關(guān)系式式 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律3 熱力學(xué)第一定律的解析式熱力學(xué)第一定律的解析式 加入系統(tǒng)的能量總和熱力系統(tǒng)輸出的能量總和加入系統(tǒng)的能量總和熱力系統(tǒng)輸出的能量總和= 熱力系總儲存能的增量熱力系總儲存能的增量EE+dEi imeQWjjm ed流入：流入：i iQme流出：流出：jjWm e內(nèi)部貯能的增量內(nèi)部貯能的增量：dE4totd( )( )jiQEe me mW 或或21tot( )( )jiQEe me mW

3、 totd()()dmjm iEeqeqPEE+dEi imeQWjjm ed521totjjiiQEe me mW 閉口系，閉口系， 00ijmm忽略宏觀動能忽略宏觀動能Ek和位能和位能Ep，EU ddQUWQUWquwquw 第一定律第一解析式第一定律第一解析式功的基本表達(dá)式功的基本表達(dá)式熱熱2.1.2 閉口系統(tǒng)能量方程閉口系統(tǒng)能量方程 6討論：討論： 1）對于可逆過程對于可逆過程ddQUp V2）對于循環(huán)對于循環(huán)netnetdQUWQW3）對于定量工質(zhì)吸熱與升溫關(guān)系，還取決于）對于定量工質(zhì)吸熱與升溫關(guān)系，還取決于W 的的 “+”、“”、數(shù)值大小。、數(shù)值大小。ddQUWQUWquwquw

4、4302661*43037717注意：區(qū)分各截面間參數(shù)可不同。注意：區(qū)分各截面間參數(shù)可不同。1）各截面上參數(shù)不隨時間變化。各截面上參數(shù)不隨時間變化。2）ECV = 0， SCV = 0， mCV = 0? 2.2.1 穩(wěn)定流動特征穩(wěn)定流動特征8流入系統(tǒng)的能量流入系統(tǒng)的能量2f1111 112Qmcqqup vgz流出系統(tǒng)的能量流出系統(tǒng)的能量22222f2212smPqup vcgz系統(tǒng)內(nèi)部儲能增量系統(tǒng)內(nèi)部儲能增量 ECV=考慮到穩(wěn)流特征：考慮到穩(wěn)流特征： ECV=0 qm1= qm2= qm; 及及h = u+ pv 2.2.2 穩(wěn)定流動能量方程式穩(wěn)定流動能量方程式9討論：討論：1）改寫式（）

5、改寫式（B）為式（）為式（C）22s2 21 1f 2f12112quwp vp vccg zz 熱能轉(zhuǎn)變熱能轉(zhuǎn)變成功部分成功部分輸出軸功輸出軸功流動功流動功機械能增量機械能增量22f 2f12121S2221f 2f121s( )221( )2Qmmmccqqhhqq g zzPAqhhccg zzwB（C）102tf12swwcg z t2 21 1( )quwp vpvD tdddwp vpvv p 2）技術(shù)功技術(shù)功22s221 1f 2f12112quwp vp vccg zz由式（由式（C）t2 21 1ww p vpvtdwwpv技術(shù)上可資利用的功技術(shù)上可資利用的功 wt可逆過程可

6、逆過程113) 熱力學(xué)第一定律第二解析式熱力學(xué)第一定律第二解析式ttdqhwqhw 21dddqhv pqhv p 2221f 2f1211( )2sqhhccg zzwB2tsf12wwcg z可逆可逆122fs102hcg zw 因絕熱因絕熱21dpphv p0q 據(jù)據(jù)21dqhv p 2121211d()()ppv pv pppp1) 伯努利方程伯努利方程 流體在通道中一維穩(wěn)定絕熱流流體在通道中一維穩(wěn)定絕熱流動，截取的控制體積列能量方程動，截取的控制體積列能量方程 2.2.3 穩(wěn)定流動能量方程式應(yīng)用穩(wěn)定流動能量方程式應(yīng)用13如果液體靜止如果液體靜止 f,1f,20cc1212ppgzgz

7、流體靜力學(xué)方程流體靜力學(xué)方程 22f,1f,2121222ccppgzgz若流體不可壓縮若流體不可壓縮 2121211d()()ppv pv pppp22f,1f,2121s222ccppgzwgz進口截面流體總能量加上輸入的軸功等于流出截面的總能量進口截面流體總能量加上輸入的軸功等于流出截面的總能量 022f,1f,2121222ccppgzgz理想流體伯努利方程理想流體伯努利方程142） 絕熱滯止絕熱滯止對于氣體工質(zhì)，忽略位能對于氣體工質(zhì)，忽略位能222f 21f11122hchc絕熱滯止絕熱滯止fmax0,chh2max1f1012hhch滯止（總）焓滯止（總）焓2fs102hcg zw

8、 153）蒸汽輪機蒸汽輪機、燃?xì)廨啓C燃?xì)廨啓C 流進系統(tǒng)：流進系統(tǒng)：1111hvpu 流出系統(tǒng)：流出系統(tǒng)：2222s,up vhw內(nèi)部儲能增量：內(nèi)部儲能增量： 0 012sthhww4) 壓氣機壓氣機，水泵類，水泵類流入流入2f111s,2chgzw流出流出2f 222,2chgzq內(nèi)部儲能增量內(nèi)部儲能增量 0 0Ct21wwhhq 16 流入：流入：12221f113f331122mmqhcgzqhcgz流出：流出：12222f 224f 441122mmqhcgzqhcgz內(nèi)部儲存能增量：內(nèi)部儲存能增量： 0 0若忽略動能差、位能差若忽略動能差、位能差124312mmqhhhhq5）換熱器換

9、熱器（鍋爐、加熱器等）（鍋爐、加熱器等）A4312661A4332771A4131333172.3.1 自發(fā)過程的方向性自發(fā)過程的方向性只要只要Q不大于不大于Q，并不違反熱力學(xué)第一定律并不違反熱力學(xué)第一定律QQ?18重物下落重物下落，水溫升高，水溫升高;水溫下降，水溫下降，重物升高重物升高？只要重物位能增加小于等于水降內(nèi)能只要重物位能增加小于等于水降內(nèi)能減少，不違反熱力學(xué)第一定律。減少，不違反熱力學(xué)第一定律。電流通過電阻，產(chǎn)生熱量電流通過電阻，產(chǎn)生熱量對電阻加熱，電阻內(nèi)產(chǎn)生反向?qū)﹄娮杓訜幔娮鑳?nèi)產(chǎn)生反向電流電流？只要電能不大于加入熱能，不只要電能不大于加入熱能，不違反熱力學(xué)第一定律。違反熱力學(xué)

10、第一定律。19歸納：歸納：1）自發(fā)過程有）自發(fā)過程有方向性方向性； 2）自發(fā)過程的反方向過程并非不可進行，而是）自發(fā)過程的反方向過程并非不可進行，而是 要有要有附加條件附加條件； 3）并非所有不違反熱力學(xué)第一定律的過程均可進行。）并非所有不違反熱力學(xué)第一定律的過程均可進行。能量轉(zhuǎn)換方向性的能量轉(zhuǎn)換方向性的實質(zhì)是實質(zhì)是能質(zhì)能質(zhì)有差異有差異無限可轉(zhuǎn)換能無限可轉(zhuǎn)換能機械能，電能機械能，電能部分可轉(zhuǎn)換能部分可轉(zhuǎn)換能熱能熱能0TT 不可轉(zhuǎn)換能不可轉(zhuǎn)換能環(huán)境介質(zhì)的熱力學(xué)能環(huán)境介質(zhì)的熱力學(xué)能20 能質(zhì)降低的過程可自發(fā)進行，反之需一定條件能質(zhì)降低的過程可自發(fā)進行，反之需一定條件-補償補償過程，其總效果是總體能

11、質(zhì)降低。過程，其總效果是總體能質(zhì)降低。12netqqw代價代價12TT 2q21TT 2qnet12wqq代價代價212.3.2 熱力學(xué)第二定律的兩種典型表述熱力學(xué)第二定律的兩種典型表述1.克勞修斯敘述克勞修斯敘述熱量不可能熱量不可能自發(fā)地不花代價地自發(fā)地不花代價地從低溫從低溫 物體傳向高溫物體。物體傳向高溫物體。2.開爾文開爾文-普朗克敘述普朗克敘述不可能制造不可能制造循環(huán)循環(huán)熱機，只從熱機，只從一一 個熱源個熱源吸熱，將之吸熱，將之全部全部轉(zhuǎn)化為功，而轉(zhuǎn)化為功，而 不在外界留下任何影響不在外界留下任何影響。3.熱力學(xué)第二定律各種表述的等效性熱力學(xué)第二定律各種表述的等效性T1 失去失去Q1

12、Q2T2 無得失無得失熱機凈輸出功熱機凈輸出功Wnet= Q1 Q2A344155222.3.3 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)1) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)是是兩兩個熱源的個熱源的可逆可逆循環(huán)循環(huán)可逆絕熱壓縮可逆絕熱壓縮可逆等溫吸熱可逆等溫吸熱可逆絕熱膨脹可逆絕熱膨脹可逆等溫放熱可逆等溫放熱1 22 33 44 52) 卡諾循環(huán)熱效率卡諾循環(huán)熱效率nett1wq24 1L14qqqTss放HL23LcH23H1TTsTTsT 12 3H32qqqTss 吸net12qqqHL23netTTsw23討論：討論：cHL,f T T2）LH0,TT 3）LHc,0TT第二類永動機不可能制成。第二類永動機不可能制成。 4

13、）實際循環(huán)不可能實現(xiàn)卡諾循環(huán)，原因：）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；一切過程不可逆； b.氣體實施等溫吸熱，等溫放熱困難；氣體實施等溫吸熱，等溫放熱困難； c.氣體卡諾循環(huán)氣體卡諾循環(huán)wnet太小，若考慮摩擦，太小，若考慮摩擦， 輸出凈功極微。輸出凈功極微。 5）卡諾循環(huán)指明了一切熱機提高熱）卡諾循環(huán)指明了一切熱機提高熱 效率的方向。效率的方向。LcH1TT 1）cnet1wqHL,TTc1即即循環(huán)凈功小于吸熱量，必有放熱循環(huán)凈功小于吸熱量，必有放熱q2。243) 逆向卡諾循環(huán)逆向卡諾循環(huán) 制冷系數(shù)制冷系數(shù)：cccnet0cqqwqqc0cTTTc1TcT- -Tc

14、c供暖系數(shù)供暖系數(shù)：11cnet12qqwqqRR0TTTc1TRTR- -T0 c25*4) 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2m211dqT sTss注意：注意：1）Tm 僅在可逆過程中有意義僅在可逆過程中有意義12m2TTT2. 多熱源可逆循環(huán)多熱源可逆循環(huán)1 212t11 2111B mnA mnAqqA 21m21dT sTssmLLmHH111qrmnqopmnoATTATT 2)26 定理定理1：在在相同溫度相同溫度的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩吹母邷責(zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩?之間工作的之間工作的一切可逆循環(huán)一切可逆循環(huán)，其，其熱效率都相熱效率都相

15、 等等，與可逆循環(huán)的，與可逆循環(huán)的種類無關(guān)種類無關(guān)，與采用哪種，與采用哪種 工質(zhì)也無關(guān)工質(zhì)也無關(guān)。 定理定理2：在同為溫度在同為溫度T1的熱源和同為溫度的熱源和同為溫度T2的冷源的冷源 間工作的間工作的一切不可逆循環(huán)一切不可逆循環(huán)，其熱效率必，其熱效率必小小 于可逆循環(huán)熱效率于可逆循環(huán)熱效率。 理論意義：理論意義： 1）提高熱機效率的途徑：可逆、提高）提高熱機效率的途徑：可逆、提高T1，降低降低T2； 2）提高熱機效率的極限。提高熱機效率的極限。A4401552.3.4 卡諾定理卡諾定理27循環(huán)熱效率歸納：循環(huán)熱效率歸納：net2t111wqqq mm1TT 放吸LH1TT 適用于一切工質(zhì)，任

16、意循環(huán)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)適用于多熱源可逆循環(huán)，任意工質(zhì)適用于卡諾循環(huán)，任意工質(zhì)適用于卡諾循環(huán)，任意工質(zhì)討論：討論： 熱效率熱效率282.4.1 熵的導(dǎo)出熵的導(dǎo)出 可以證明可以證明，任意可逆過程可用任意可逆過程可用一組一組 初、終態(tài)相同的由可逆初、終態(tài)相同的由可逆 絕熱絕熱及等溫過程組成的過程替代。如圖，及等溫過程組成的過程替代。如圖，1-2可用可用1-a，a-b-c及及c-2代替。代替。 用一組等熵線分割任意可逆循環(huán)，用一組等熵線分割任意可逆循環(huán)，由可逆由可逆 絕熱及等溫過程組成的過程替絕熱及等溫過程組成的過程替代小循環(huán)中的任意過程，代小循環(huán)中的任意過程，考

17、察其熱效率考察其熱效率L,2t,H,111iiiiiTqTq 21L,H,iiiiqqTT1）熵是狀態(tài)參數(shù)的證明）熵是狀態(tài)參數(shù)的證明29r0qTdRqsT 討論：討論： (1)因證明中僅利用卡諾循環(huán)，故與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)；因證明中僅利用卡諾循環(huán)，故與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)； (2)因因s是狀態(tài)參數(shù)，故是狀態(tài)參數(shù)，故s12=s2- -s1與過程無關(guān)；與過程無關(guān)； r0qT克勞修斯積分等式克勞修斯積分等式， （Tr熱源溫度熱源溫度）s是狀態(tài)參數(shù)是狀態(tài)參數(shù)令令(3) 令分割循環(huán)的可逆絕熱線令分割循環(huán)的可逆絕熱線無窮大無窮大，且任意兩線間距離且任意兩線間距離0 12H,L,0iiiiqqTTr,0iiqTr0qT0

18、qT可逆可逆304. 克勞修斯積分不等式克勞修斯積分不等式 用一組等熵線用一組等熵線分割任意循環(huán)分割任意循環(huán)可逆小循環(huán)可逆小循環(huán)不可逆小循環(huán)不可逆小循環(huán)可逆小循環(huán)：可逆小循環(huán)：r0qT可導(dǎo)得不可逆循環(huán)：可導(dǎo)得不可逆循環(huán)：r0qT可逆部分可逆部分+不可逆部分不可逆部分r0qT可逆可逆 “=”不可逆不可逆“TB，不可逆，取不可逆，取A為系統(tǒng)為系統(tǒng)21RAAAQQSTT 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)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。熵變大于熵流

19、，差額部分由不可逆熵產(chǎn)提供。 A422144136 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：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： 流入流入系統(tǒng)熵系統(tǒng)熵流出流出系統(tǒng)熵系統(tǒng)熵熵產(chǎn)熵產(chǎn)=系統(tǒng)系統(tǒng)熵增熵增其中其中流入流入流出流出熱遷移熱遷移質(zhì)遷移質(zhì)遷移造成的造成的熱熱質(zhì)質(zhì)熵流熵流2.4.3 熵方程和孤立系統(tǒng)熵增原理熵方程和孤立系統(tǒng)熵增原理i im sjjm srllQTW1.熵方程及其核心熵方程及其核心37r,li ilQm sTgr,dli ijjlQmsm sSSTjjm

20、 sgSf ,g( )iijjlSs msmSSdS流入流入流出流出熵產(chǎn)熵產(chǎn)熵增熵增 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發(fā)產(chǎn)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。由于一切實際過程不可逆，所以熵在能量轉(zhuǎn)移過程中自生。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)），發(fā)產(chǎn)生（熵產(chǎn)），因此熵不守恒，熵產(chǎn)是熵方程的核心因此熵不守恒，熵產(chǎn)是熵方程的核心。382.閉口系熵方程閉口系熵方程fg00ijmmsss 閉口絕熱系：閉口絕熱系：g00qss 可逆可逆“=”不可逆不可逆“”f,g( )iijjlSs ms mSS 閉口系：閉口系：絕熱穩(wěn)

21、流開系：絕熱穩(wěn)流開系：f21g00ssss12CVd0mmmS3.穩(wěn)定流動開口系熵方程（僅考慮一股流出，一股流進）穩(wěn)定流動開口系熵方程（僅考慮一股流出，一股流進）穩(wěn)流開系：穩(wěn)流開系：12fg0ssmSS21fgssssA140155394.孤立系統(tǒng)熵增原理孤立系統(tǒng)熵增原理 由熵方程由熵方程fgiijjSs ms mSS因為是孤立系因為是孤立系f0000ijlmmQSisogd0SS可逆取可逆取 “=”不可逆取不可逆取“” 孤立系統(tǒng)熵增原理：孤立系統(tǒng)熵增原理： 孤立系內(nèi)一切過程均使孤立系統(tǒng)熵增加，其極限孤立系內(nèi)一切過程均使孤立系統(tǒng)熵增加，其極限一切一切過程均可逆時系統(tǒng)熵保持不變過程均可逆時系統(tǒng)熵

22、保持不變。討論：討論： (1) 孤立系統(tǒng)熵增原理孤立系統(tǒng)熵增原理Siso=Sg 0，可作為熱力學(xué)可作為熱力學(xué)第二定第二定律律 的的又一數(shù)學(xué)表達(dá)式，而且是又一數(shù)學(xué)表達(dá)式，而且是更基本的一種表達(dá)式更基本的一種表達(dá)式； (2)孤立系統(tǒng)的熵增原理可推廣到閉口絕熱系；孤立系統(tǒng)的熵增原理可推廣到閉口絕熱系；40 (3) 一切實際過程都不可逆，所以可一切實際過程都不可逆，所以可根據(jù)熵增原理判別過程根據(jù)熵增原理判別過程進行的方向進行的方向；(4) 孤立系統(tǒng)中一切過程孤立系統(tǒng)中一切過程均不改變其總內(nèi)部儲能，即任意過均不改變其總內(nèi)部儲能，即任意過程中程中能量守恒能量守恒。但各種不可逆過程均可造成機械能損失，。但各

23、種不可逆過程均可造成機械能損失，而而任何不可逆過程均是任何不可逆過程均是Siso0，所以所以熵可反映某種物質(zhì)熵可反映某種物質(zhì)的共同屬性的共同屬性。例。例a.:AAqAsT :BBqBsT傳熱過程傳熱過程iso110BAsqTTR “=” IR “”若不可逆，若不可逆，TATB,，以以A為熱為熱源源,B為冷源，利用熱機可使一為冷源，利用熱機可使一部分熱能轉(zhuǎn)變成機械能，所以部分熱能轉(zhuǎn)變成機械能，所以孤立系熵增大孤立系熵增大意味意味機械能損失機械能損失411r1qsT 1212isoHLHL00qqqqsTTTT R “=”IR “”1,1,t,Rt,IRnet,Rnet,IRRIRqqww 不可逆

24、使不可逆使孤立系熵增大孤立系熵增大造成后果是造成后果是機械能（功）減少機械能（功）減少b.熱能熱能機械能機械能22qsTc0s 熱源：失熱源：失q1冷源：得冷源：得q2熱機：輸出熱機：輸出wnet孤立系熵增意味機械能損失孤立系熵增意味機械能損失A340133A44023342 系統(tǒng)處于與環(huán)境不平衡狀態(tài)時，可利用與環(huán)境勢差作功。系統(tǒng)處于與環(huán)境不平衡狀態(tài)時，可利用與環(huán)境勢差作功。當(dāng)系統(tǒng)完全處于與環(huán)境平衡狀態(tài)時，就失去了作功的能力。當(dāng)系統(tǒng)完全處于與環(huán)境平衡狀態(tài)時，就失去了作功的能力。 系統(tǒng)僅與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生熱交換、可逆地過渡到與環(huán)境平衡系統(tǒng)僅與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生熱交換、可逆地過渡到與環(huán)境平衡狀態(tài)時作出的最大

25、有用功稱為物質(zhì)系統(tǒng)的作功能力，又稱火用。狀態(tài)時作出的最大有用功稱為物質(zhì)系統(tǒng)的作功能力，又稱火用。 機械能、電能全部是機械能、電能全部是火用火用，環(huán)境介質(zhì)中的熱能全為，環(huán)境介質(zhì)中的熱能全為火無火無。不同。不同形態(tài)能量或物質(zhì)，處于不同狀態(tài)時，包含的形態(tài)能量或物質(zhì)，處于不同狀態(tài)時，包含的火用火用和和火無火無比例各比例各不相同。不相同。 任何能量任何能量E都由火用和火無兩部分組成，即都由火用和火無兩部分組成，即 xnEEA2.5.1 熱量的可用能熱量的可用能熱量火用熱量火用 利用可逆機吸收物體自利用可逆機吸收物體自A變化到變化到B放熱量，經(jīng)等熵膨脹，向環(huán)境放熱量，經(jīng)等熵膨脹，向環(huán)境等溫放熱，再等熵壓縮

26、返回初態(tài)，所得循環(huán)凈功即為熱量火用。等溫放熱，再等熵壓縮返回初態(tài)，所得循環(huán)凈功即為熱量火用。 熱源傳出的熱量中理論上可轉(zhuǎn)化為熱源傳出的熱量中理論上可轉(zhuǎn)化為最大有用功最大有用功的熱量的熱量。 430a1H1TqqT因因T0基本恒定，故基本恒定，故quns12a101 2qqTs01un1a1001 2HHTqqqqqTTsTT討論討論： 1 1）q qa a是環(huán)境條件下熱源傳出熱量中可轉(zhuǎn)化為功的最是環(huán)境條件下熱源傳出熱量中可轉(zhuǎn)化為功的最 高分額，稱為熱量高分額，稱為熱量火用火用； 2 2）q qunun是理想狀況下熱量中仍不能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠郑抢硐霠顩r下熱量中仍不能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠郑?是熱能的一種

27、屬性，環(huán)境條件和熱源確定后不是熱能的一種屬性，環(huán)境條件和熱源確定后不 能消除減少，稱為熱量能消除減少，稱為熱量火無火無；44 3 3）與環(huán)境有溫差的熱源傳出的熱量具備作功能力，但循環(huán)）與環(huán)境有溫差的熱源傳出的熱量具備作功能力，但循環(huán)中排向低溫?zé)嵩吹臒崃课幢厥侵信畔虻蜏責(zé)嵩吹臒崃课幢厥菑U熱廢熱，而環(huán)境介質(zhì)中的內(nèi)，而環(huán)境介質(zhì)中的內(nèi)熱能全部是廢熱（熱能全部是廢熱（火無火無）。）。 4 4）冷量（低于環(huán)境溫度的物體轉(zhuǎn)遞的熱量）的作功能力稱）冷量（低于環(huán)境溫度的物體轉(zhuǎn)遞的熱量）的作功能力稱為為冷量火無冷量火無。 5 5）q qa a 與熱源放熱過程特征有關(guān)，因此與熱源放熱過程特征有關(guān)，因此q qa a

28、從嚴(yán)格意義上講從嚴(yán)格意義上講不是狀態(tài)參數(shù)不是狀態(tài)參數(shù)。*2.5.2 閉口系作功能力閉口系作功能力熱力學(xué)能火用熱力學(xué)能火用 設(shè)計系統(tǒng)過渡到環(huán)境態(tài)的過程：設(shè)計系統(tǒng)過渡到環(huán)境態(tài)的過程：1aa可逆絕熱膨脹可逆絕熱膨脹0可逆等溫過程可逆等溫過程11,p T0,ap T00,p T45過程過程1-a 11aawuu過程過程 a-0 000()aaawquu00()aaqT ss1ass0TT00100()()aawT ssuu過程過程1-a-0中系統(tǒng)排斥大氣作功中系統(tǒng)排斥大氣作功 b001()wp vv過程過程1-a-0中系統(tǒng)作出的最大有用功，即作功能力中系統(tǒng)作出的最大有用功，即作功能力 u,max101

29、0010001()()()()aabaawwwwuuT ssuup vvu,max10010010()()()wuuT ssp vv46 1）相對于）相對于p0，T0， wu,max是狀態(tài)參數(shù)，是狀態(tài)參數(shù)，稱之為稱之為熱力學(xué)能火用熱力學(xué)能火用，用，用Ex,U（ex,U）表示。表示。12u,max,1 2x,x,12012012UUweeuuTsspvv3）pp0,TT0時物系的作功能力時物系的作功能力4）是否可設(shè)計不同的途徑求最大）是否可設(shè)計不同的途徑求最大有用功？不同途徑求得的最大有用有用功？不同途徑求得的最大有用功是否相同功是否相同? 可以，但求得的最大有用功必可以，但求得的最大有用功必相同。相同。? 如：真空系統(tǒng)作功能力如：真空系統(tǒng)作功能力= p0V2）從狀態(tài)）從狀態(tài)1狀態(tài)狀態(tài)2，閉口系的最大有用功。，閉口系的最大有用功。0 1 0m a討論：討論：相當(dāng)于圖形面積相當(dāng)于圖形面積47*2.5.3 穩(wěn)流工質(zhì)的作功能力，焓火用穩(wěn)流工質(zhì)的作功能力，焓火用 忽略工質(zhì)宏觀動能及位能的變化，忽略工質(zhì)宏觀動能及位能的變化，1 kg 工質(zhì)流經(jīng)控制容積能作出的最大有用功為工質(zhì)流經(jīng)控制容積能作出的最大有用功為 u,maxt,1t,010()()aaaawwwhhqhh假設(shè)工質(zhì)在控制容積內(nèi)假設(shè)工質(zhì)在控制容積內(nèi)1a可逆絕熱膨脹可逆絕熱膨脹0可逆等溫過程可逆等溫過程11,p T0,ap T00,p