孤立系統(tǒng)熵增原理.ppt

1、第三節(jié) 孤立系統(tǒng)熵增原理,一、不可逆過程中熵的變化 對(duì)可逆過程，熵變化主要由熱量引起， 吸熱熵增加，放熱熵減少。 對(duì)不可逆過程,熵流：工質(zhì)與外界熱量交換引起的熵變化。,熵產(chǎn)：由于不可逆因素引起的熵變化。Wl為不可逆因素引起的功的損失。,關(guān)于熵流和熵產(chǎn),1、熵流：dSf是由于系統(tǒng)與外界發(fā)生熱交換，熱流引起的熵的變化，稱為熵流。 系統(tǒng)吸熱， dSf 0； 系統(tǒng)放熱， dSf 0； 系統(tǒng)絕熱， dSf 0。 2.熵產(chǎn)： dSg是由于不可逆因素的存在而引起的熵的增加，稱為熵產(chǎn)。 對(duì)于不可逆過程，dSg0； 對(duì)于可逆過程，dSg0。 熵產(chǎn)過程不可逆性大小的度量與表征。不可逆性越大，熵產(chǎn)也越大。,表示傳熱

2、的方向,有：,等號(hào)適于可逆過程，不等號(hào)適于不可逆過程。不同逆程度越深，功的損失越大，熵產(chǎn)越大。,注意：熵產(chǎn)永遠(yuǎn)為正，而熵流可正可負(fù)。,熵流、熵產(chǎn)和熵變,任意不可逆過程,可逆過程,不可逆絕熱過程,可逆絕熱過程,熵變的計(jì)算方法,理想氣體,僅可逆過程適用,任何過程,三、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,孤立系熵增原理舉例(1),有溫差傳熱(T1T2),Q,用,用,用,不好用,不知道,孤立系熵增原理舉例(1),Q,取熱源T1和T2為孤立系,當(dāng)

3、T1T2,可自發(fā)傳熱,當(dāng)T1T2,不能傳熱,當(dāng)T1=T2,可逆?zhèn)鳠?孤立系熵增原理舉例(1),Q,取熱源T1和T2為孤立系,T1,T2,孤立系熵增原理舉例(2),設(shè)某熱機(jī)通過工質(zhì)進(jìn)行一個(gè)循環(huán)，從熱源吸熱Q1，向冷源放熱Q2，對(duì)外作功W，把熱源、冷源、工質(zhì)、熱機(jī)劃為一個(gè)孤立系統(tǒng)，則： 熱源的熵變： （熱源放出熱量給工質(zhì)，熵減少） 工質(zhì)的熵變： （經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，工質(zhì)的熵不變） 冷源的熵變： （冷源吸收熱量，熵增大）,進(jìn)行一個(gè)循環(huán)后： 可逆時(shí)： 不可逆時(shí)：,孤立系熵增原理舉例(2),孤立系熵增原理舉例(3),功熱是不可逆過程,W,Q,單熱源取熱功是不可能的,孤立系熵增原理舉例(4),Q2,W,Q1,

4、冰箱制冷過程,若想,必須加入功W,使,4-5 熱量的作功能力,熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)上說明了在轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ哪芰Ψ矫?，各種形式的能的轉(zhuǎn)換能力是不同的，并不都具有可用性。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣哂型耆捎眯?，熱能不具有完全可用性?熱能所轉(zhuǎn)換為功的最高極限為： 我們將Qa稱之為熱量的作功能力或可用能 其余部分稱之為廢熱或無效能,熱量作功損失與孤立系熵增之間的關(guān)系為：,當(dāng)孤立系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施某不可逆過程時(shí)，不可逆因素造成了能量品質(zhì)的下降，使孤立系統(tǒng)的總熵增加。 故孤立系的熵增量可作為過程不可逆所導(dǎo)致的可用能減少的量度，是系統(tǒng)不可以程度的量度。,4-5 熱量的作功能力,熱量作功能力損失舉例,Q熱量傳熱前（A物體）,有溫差傳熱作功能力損失示意圖,作功能力： 無效能：,Q熱量不等溫傳熱后（B物體）,作功能力為： 無效能為：,由此可見，由于孤立系統(tǒng)內(nèi)的不可逆過程（有溫差傳熱），導(dǎo)致了熱量作功能力損失，或者說無效能的增加。,因?yàn)?故有：,作功能力降低,無效能增加,如電廠中鍋爐中，煙溫1500，而水蒸汽不到600；屬大溫差的不可逆?zhèn)鳠徇^程，必然導(dǎo)致作功能力的損失。 故現(xiàn)代最廠盡量向高參數(shù)發(fā)展，以減小作功損失。,本章小結(jié),熱力循環(huán)及正、逆向循環(huán)； 熱二定律的表述、實(shí)質(zhì)和表達(dá)式； 卡諾循環(huán)組成及熱效率計(jì)算，與卡諾定理的內(nèi)容與結(jié)論及應(yīng)用； 孤立系統(tǒng)熵增原理的內(nèi)涵，熵流與熵產(chǎn)；不可逆過程的熵增。 可用能無效能概念