1第五章熱力學(xué)第二定律(8學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：熱力過程的方向性；熱機(jī)循環(huán)與制冷循環(huán)；熱力學(xué)第二定律及其表述；可逆與不可逆過程；卡喏循環(huán)與卡喏定理；概括性卡喏循環(huán)；熵的性質(zhì)及導(dǎo)出；不可逆過程熵的變化；熵增原理與不可逆過程作功能力的損失，最大有用功；火用

基本要求：掌握熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)及其對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)意義；掌握可逆過程的內(nèi)涵；區(qū)別可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程；理解卡喏循環(huán)內(nèi)涵及卡喏定理的證明；理解提高循環(huán)熱效率的一般原則綜述2ξ5.0熱機(jī)（力）循環(huán)與制冷循環(huán)一、熱機(jī)（力）循環(huán)--熱動(dòng)力循環(huán)，正向循環(huán)二、制冷循環(huán)（逆向循環(huán)）33熱動(dòng)力機(jī)與水輪機(jī)比擬5一、熱機(jī)（力）循環(huán)1、定義：將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)為熱機(jī)循環(huán)，亦稱動(dòng)力循環(huán)；正向循環(huán)2、正向循環(huán)的性質(zhì):膨脹功絕對(duì)值大于壓縮功絕對(duì)值；吸熱量絕對(duì)值大于放熱量絕對(duì)值3、p-v圖，T-s圖4、功、熱交換特點(diǎn)：高溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌1低溫?zé)嵩传@得熱量Q2將Q1-∣Q2∣=Q0全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣05、結(jié)論：6、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)-循環(huán)熱效率ηtηt=W0/Q1=（Q1-Q2）/Q1=1-Q2/Q16PVTS循環(huán)凈功W0=Q0>0abcdabcd將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)為熱機(jī)循環(huán)，亦稱動(dòng)力循環(huán)；正向循環(huán)；順時(shí)針方向熱機(jī)循環(huán)7二、制冷循環(huán)（逆向循環(huán)）1、定義：消耗外界提供的功將熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩吹难h(huán)；或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿难h(huán)2、逆向循環(huán)的性質(zhì)3、逆向循環(huán)p-v圖，T-s圖4、功、熱交換特點(diǎn)低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2消耗機(jī)械功W0，轉(zhuǎn)化為熱量W0=Q0高溫?zé)嵩传@得熱量Q1，∣Q1∣=Q2+W05、結(jié)論6、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)--制冷系數(shù)ε；熱泵系數(shù)ε

制冷系數(shù)ε=Q2/W0=Q2/（Q1-Q2）可大于1，可小于1，不能為無窮熱泵系數(shù)ε′=Q1/W0=Q1/（Q1-Q2）總大于1，不能為無窮8PVTS循環(huán)凈功W0=Q0<0abcdabcd消耗外界提供的功將熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩吹难h(huán)；或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿难h(huán)；反時(shí)針方向制冷循環(huán)10蒸汽壓縮制冷Cpu散熱12二、開爾文-普朗克表述1、敘述：不可能建造一種循環(huán)工作的機(jī)器，其作用只是從單一熱源取熱并全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣斫猓?）循環(huán)2）單一熱源2、等價(jià)描述：使熱能全部而且連續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功是不可能的第二類永動(dòng)機(jī)是不可能存在的熱機(jī)的熱效率不可能達(dá)到100%判斷正誤：將熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣κ遣豢赡艿?4四、兩類表述等效性證明證明：違反克勞修斯說法必違背開爾文說法EW0Q1Q2Q215五、關(guān)于自發(fā)過程與非自發(fā)過程1、自發(fā)過程：自發(fā)實(shí)現(xiàn)的過程。EG：熱量總是自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體而不能反向自發(fā)進(jìn)行；兩種氣體可自發(fā)混合而不能自發(fā)地分離2、非自發(fā)過程：自發(fā)過程的逆向；非自發(fā)過程不能自發(fā)地實(shí)現(xiàn)。即使利用熱機(jī)、制冷機(jī)或其他任何方法，使非自發(fā)過程得以實(shí)現(xiàn)，總需要另一種自發(fā)過程伴隨進(jìn)行3、結(jié)論：自發(fā)過程是不可復(fù)逆的4、熱力學(xué)第二定律可概括為：一切自發(fā)實(shí)現(xiàn)的涉及熱現(xiàn)象的過程都是不可復(fù)逆的16

可逆過程與不可逆過程一、概述：關(guān)于無耗散準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程的等價(jià)性二、可逆過程三、不可逆過程及衡量指標(biāo)四、理解“作功能力”17二、可逆過程1、定義：系統(tǒng)完成某一過程后，沿著原路逆行而回復(fù)到原來狀態(tài)，外界隨之回到原來狀態(tài)，不流下任何變化。否則為不可逆過程2、可逆過程基本特征：1）必須是準(zhǔn)靜態(tài)過程：系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界滿足：力平衡；熱平衡2）不存在耗散效應(yīng)：過程不存在摩擦、粘性流動(dòng)、溫差傳熱或其他潛在作功能力損失的耗散18三、不可逆過程及衡量指標(biāo)1、定義：熱力過程存在任何自發(fā)的變化，從而產(chǎn)生不可復(fù)逆的影響2、衡量指標(biāo)渦輪機(jī)效率ηT：渦輪機(jī)不可逆絕熱膨脹軸功（Ws）T與可逆絕熱膨脹軸功(內(nèi)部功）Ws之比值即：ηT=（Ws）T/Ws壓氣機(jī)絕熱效率ηC：壓氣機(jī)可逆絕熱消耗軸功(內(nèi)部功）Ws與不可逆絕熱消耗軸功（Ws）c之比即ηT=Ws/（Ws）C20ξ5.2卡諾循環(huán)及多熱源可逆循環(huán)

(熱力學(xué)第二定律的重要組成部分)

綜述(論文：關(guān)于火的動(dòng)力及專門產(chǎn)生這種動(dòng)力的機(jī)器—CarnotS.Reflectiononthemotivepowerofheatandonmachinesfittedtodevelopthispower,BachelierParis,1824)卡諾循環(huán)組成相關(guān)計(jì)算循環(huán)熱效率：ηt=1-T2/T1結(jié)論等效卡諾循環(huán)21vPT2TT1S1S2abcdabcda-b：可逆定溫膨脹吸熱過程，比容增大，熵增加，吸熱為q1b-c：定熵（絕熱）膨脹過程，熵不變，比容增大，T1→T2，P2→P3卡諾循環(huán)組成c-d：可逆定溫壓縮放熱過程放熱量q2，P3→P4d-a：定熵（絕熱）壓縮過程熵不變，比容減小，T2→T1P4→P1

高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩磓1q2高溫?zé)嵩磓1q2低溫?zé)嵩碢1P2P3P4理想氣體為例23等效卡諾循環(huán)

概念等效卡諾循環(huán)熱效率計(jì)算24作業(yè)5-5，7，1026例題1判斷下述說法正確與否：1.溫度界限相同的一切可逆熱機(jī)的熱效率ηt相同2.一切不可逆熱機(jī)的熱效率ηt總比可逆熱機(jī)小3.ηt=1-T2/T1與ηt=W0/Q1=1-Q2/Q1相同27ξ5.4克勞修斯不等式一、克勞修斯積分等式的推出1、對(duì)兩熱源的簡單循環(huán)2、對(duì)多熱源的任意可逆循環(huán)二、克勞修斯積分不等式的推出1、對(duì)部分可逆的微元循環(huán)2、對(duì)不可逆循環(huán)三、多熱源循環(huán)的卡諾定理數(shù)學(xué)表達(dá)式四、用“不可用能”表示克勞修斯積分不等式（略）28

狀態(tài)參數(shù)熵及孤立系統(tǒng)熵增原理一、狀態(tài)參數(shù)熵(entropy)-中文由劉仙洲命名二、不可逆過程熵的產(chǎn)生三、孤立系統(tǒng)熵增原理30二、不可逆過程熵的產(chǎn)生1、熵的產(chǎn)生

可逆過程熵的產(chǎn)生可逆過程熵的計(jì)算2、不可逆過程熵的計(jì)算及產(chǎn)生不可逆過程熵的產(chǎn)生熵流dSf

熵產(chǎn)dSg3、普適式

dS=dSf+

dSg31例題2有1kmol某中理想氣體，從狀態(tài)1經(jīng)一不可逆過程變化到狀態(tài)2，已知狀態(tài)1的壓力、容積、溫度分別為P1、V1、T1，狀態(tài)2的壓力、容積、溫度分別為P2、V2、T2，容積V2=2V1，溫度T2=T1，設(shè)比熱為定值，求熵差S2—S1=？32三、孤立系統(tǒng)熵增原理1、熱力學(xué)第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式不可逆過程熵變表達(dá)式可逆過程熵變表達(dá)式普適式2、絕熱過程熵變分析可逆絕熱過程不可逆絕熱過程3、孤立系統(tǒng)熵增原理1）何謂孤立系統(tǒng)2）孤立系統(tǒng)特點(diǎn)3）孤立系統(tǒng)熵增原理孤立系統(tǒng)發(fā)生可逆變化孤立系統(tǒng)發(fā)生不可逆變化4、熵增原理總敘33四、孤立系統(tǒng)熵增原理理解1、孤立系統(tǒng)熵增內(nèi)容

1）熱能轉(zhuǎn)化為功的過程（熱機(jī)循環(huán)）可逆循環(huán)不可逆循環(huán)

2）單純的傳熱過程可逆?zhèn)鳠岵豢赡鎮(zhèn)鳠?/p>

3）機(jī)械能不可逆轉(zhuǎn)化為熱能的過程2、如何理解孤立系統(tǒng)熵增原理34例題3欲設(shè)計(jì)一熱機(jī)，使之能從溫度為973K的高溫?zé)嵩次鼰?000KJ，并向溫度為303K的冷源放熱800KJ。問：1）此循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)？2）若將此熱機(jī)當(dāng)制冷機(jī)用從冷源吸熱800KJ，能否可能向熱源放熱2000KJ？，欲使之從冷源吸熱800KJ，至少須耗功多少？T1=973KT2=303KQ1=2000kjQ2=800kjT1=973KT2=303KQ1=？kjQ2=800kjW0Wmin35例題4如圖為一煙氣余熱回收方案，設(shè)煙氣比熱容CP=1.4kj/（kg.k），CV=1.0kj/（kg.k），求：1）煙氣流經(jīng)換熱器時(shí)傳給熱機(jī)工質(zhì)的熱量？2）熱機(jī)放給大氣的最小熱量Q2？3）熱機(jī)輸出的最大功？T1=527+273kP1=0.1MPam=6kgT2=37+273kP2=0.1MPa大氣T0=27+273KP0=0.1MPaQ1Q236

熱能的可用性及火用參數(shù)一、熱能的可用性熱量的作功能力可用能與不可用能熱力學(xué)第二定律的另類表述關(guān)于品位的概念二、工質(zhì)狀態(tài)的作功能力三、孤立系統(tǒng)熵增與作功能力的損失四、火用參數(shù)閉口系統(tǒng)工質(zhì)火用開口系統(tǒng)工質(zhì)火用火用分析37例題5溫度為800K,壓力為5.5MPa的燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī),在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)絕熱膨脹后流出燃?xì)廨啓C(jī).在燃?xì)廨啓C(jī)出口