热力学第二定律 .ppt

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1、关于热力学第二定律 现在学习的是第1页，共43页一、热力过程的方向性一、热力过程的方向性自发过程：自发过程：不需要任何外界作用而自动进不需要任何外界作用而自动进 行的过程。行的过程。自然界自发过程都具有方向性自然界自发过程都具有方向性l 热量由高温物体传向低温物体热量由高温物体传向低温物体l 摩擦生热摩擦生热l 水自动地由高处向低处流动水自动地由高处向低处流动l 电流自动地由高电势流向低电势电流自动地由高电势流向低电势4-1 4-1 热力学第二定律的任务热力学第二定律的任务现在学习的是第2页，共43页功量功量摩擦生热热量热量100%热量热量发电厂功量功量40%放热放热现在学习的是第3页，共43

2、页 自然界过程的方向性自然界过程的方向性表现在不同的方面表现在不同的方面现在学习的是第4页，共43页 热功转换热功转换 传传 热热 1851年年 开尔文普朗克表述开尔文普朗克表述 热功转换的角度热功转换的角度 1850年年 克劳修斯表述克劳修斯表述 热量传递的角度热量传递的角度现在学习的是第5页，共43页开尔文普朗克表述开尔文普朗克表述 不可能制造出从不可能制造出从单一热源单一热源吸取热量并使之完吸取热量并使之完全转变为功而不留下其它任何变化的热机。全转变为功而不留下其它任何变化的热机。热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一部分传给冷源

3、。有用功，而必须将某一部分传给冷源。现在学习的是第6页，共43页但违反了热但违反了热力学第二定律力学第二定律第二类永动机：第二类永动机：设想的从单一热源取热并设想的从单一热源取热并使之完全变为功的热机。使之完全变为功的热机。这类永动机这类永动机并不违反热力并不违反热力 学第一定律学第一定律第二类永动机是不可能制造成功的第二类永动机是不可能制造成功的环境是个大热源环境是个大热源现在学习的是第7页，共43页克劳修斯表述克劳修斯表述 热量不可能自发地、不付代价地从低热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。温物体传至高温物体。空调空调,制冷制冷代价：耗功代价：耗功现在学习的是第8页，共43

4、页两种表述的关系两种表述的关系开尔文普朗克表述开尔文普朗克表述现在学习的是第9页，共43页现在学习的是第10页，共43页卡诺循环示意图4-1过程，对内作功过程，对内作功1-2过程，过程，q1=T1(s2-s1)2-3过程，对外作功过程，对外作功3-4过程，过程，q2=T2(s2-s1)现在学习的是第11页，共43页1211qqqwt2212t,C121111TssTT ssT 卡诺循环卡诺循环热机效率热机效率卡诺循环热机效率卡诺循环热机效率T1T2Rcq1q2w122111qqqqq 2212t,C121111TssTTssT 现在学习的是第12页，共43页 t,c只取决于恒温热源只取决于恒温

5、热源T1和和T2 而与工质的性质无关；而与工质的性质无关；2t,C11TT 卡诺循环热机效率的说明卡诺循环热机效率的说明 T1 t,c ,T2 c ，温差越大，温差越大，t,c越高越高 当当T1=T2，t,c=0,单热源热机不可能单热源热机不可能 T1=K,T2=0 K,t,c：不可逆过程：不可逆过程热二律表达式之一热二律表达式之一现在学习的是第32页，共43页现在学习的是第33页，共43页作功能力损失作功能力损失RQ1Q2WR卡诺定理卡诺定理 tR tIR RIR121222()WWQQQQQQ可逆可逆T1T0IRWIRQ1Q2作功能力作功能力:以环境为基准以环境为基准,系统可能作出的最大功

6、系统可能作出的最大功假定假定 Q1=Q1，WR WIR 作功能力损失作功能力损失L现在学习的是第34页，共43页121222101000QQQQQQTTTTTT作功能力损失作功能力损失T1T0RQ1Q2W22QQ11221100QQQQTTTTIRWQ1Q212isoTTIRRSSSSS 假定假定 Q1=Q1，W R WIR 作功能力损失作功能力损失02tt,C1111TQQT 1210QQTT220QQT0isoTSL现在学习的是第35页，共43页例例3：某热机循环工作于热源某热机循环工作于热源t1=500oC及冷源及冷源t2=20oC之之间，它进行的是一个间，它进行的是一个abcda不可逆

7、循环，如图所示，不可逆循环，如图所示，ab为为可逆等温吸热，可逆等温吸热，bc为不可逆绝热膨胀，工质熵增加为不可逆绝热膨胀，工质熵增加0.1kJ/（kgK），），cd为可逆等温放热过程，为可逆等温放热过程，da为定熵压缩为定熵压缩过程。循环工质为过程。循环工质为1kg空气，热源放热量空气，热源放热量q1=1000kJ/kg。求循环净功及孤立系统作功能力损失。求循环净功及孤立系统作功能力损失。现在学习的是第36页，共43页kgkJTqs/294.15002731000111)/(394.11.01222KkgkJsTqskgkJsTq/4.408394.12932225916.010004.40

8、81112qqt现在学习的是第37页，共43页kgkJqqqwt/6.5915916.010001210)/(1.0394.10294.1201KkgkJssssisokgkJww/3.296.5919.6200max,0kgkJqwtc/9.620773293110001max,0kgkJsTiso/3.291.02932LL现在学习的是第38页，共43页能量转换能力能量转换能力可以完全转换的能量，如可以完全转换的能量，如机械能、电能机械能、电能可部分转换的能量，如可部分转换的能量，如热量、热力学能等热量、热力学能等不能转换的能量，如不能转换的能量，如环境状态下的热力学能环境状态下的热力学能

9、火用与火无的定义：当系统由任意状态可逆转火用与火无的定义：当系统由任意状态可逆转变到与环境状态相平衡时，能最大限度转换为变到与环境状态相平衡时，能最大限度转换为功的那部分能量称为功的那部分能量称为火用火用。不能转换为功的那。不能转换为功的那部分能量称为部分能量称为火无火无。现在学习的是第39页，共43页能量转换能力能量转换能力可以完全转换的能量，可以完全转换的能量，火用火用可部分转换的能量，可部分转换的能量，火用和火无火用和火无不能转换的能量，不能转换的能量，火无火无能量能量=火用火用+火无火无AnExEn热力学第一定律：能量守恒，即火用与火无热力学第一定律：能量守恒，即火用与火无的总量守恒，可表示为的总量守恒，可表示为0isoAnEx现在学习的是第40页，共43页0isoEx热力学第二定律：一切实际热力过程中不可热力学第二定律：一切实际热力过程中不可避免地发生部分火用退化为火无。而火无不避免地发生部分火用退化为火无。而火无不能再转化为火用，可称为孤立系统火用降原能再转化为火用，可称为孤立系统火用降原理，并表示为理，并表示为现在学习的是第41页，共43页现在学习的是第42页，共43页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第43页，共43页