第五章熱力學(xué)第二定律Thesecondlawofthermodynamics

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 thermodynamics5-1 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律5-2 卡諾循環(huán)和卡諾定理卡諾循環(huán)和卡諾定理53 熵和熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式熵和熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式54 熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理5-5 系統(tǒng)的作功能力（火用）及熵產(chǎn)與作功能力損失系統(tǒng)的作功能力（火用）及熵產(chǎn)與作功能力損失5-6 火用平衡方程及火用損失火用平衡方程及火用損失251 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律一、自發(fā)過程的方向性一、自發(fā)過程的方向性只要只要Q不大于不大于Q，并不違反第一定律并不違反第一定律QQ?3重物下

2、落，水溫升高重物下落，水溫升高;水溫下降，重物升高水溫下降，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，不違反第一定律。減少，不違反第一定律。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?，電阻?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，不違反第一定律。違反第一定律。4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）并非所有不違反第一定律的過程均可進行。）并非所有不違反第一定律的

3、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5 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過補償過程，其總效果是總體能質(zhì)降低。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6二、第二定律的兩種典型表述二、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

4、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.第二定律各種表述的等效性第二定律各種表述的等效性T1 失去失去Q1 Q2T2 無得失無得失熱機凈輸出功熱機凈輸出功Wnet= Q1 Q27三三.關(guān)于第二類永動機關(guān)于第二類永動機理想氣體可逆等溫膨脹理想氣體可逆等溫膨脹TtQWW環(huán)境一個熱源環(huán)境一個熱源? ?吸收熱量全部轉(zhuǎn)變成功吸收熱量全部轉(zhuǎn)變成功? ?例例例例A344155852 卡諾循環(huán)和卡諾定理卡諾循環(huán)和卡

5、諾定理一、卡諾循環(huán)及其熱效率一、卡諾循環(huán)及其熱效率 1. 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)21絕熱壓縮是是兩兩個熱源的個熱源的可逆可逆循環(huán)循環(huán)32等溫吸熱43絕熱膨脹14等溫放熱92. 卡諾循環(huán)熱效率卡諾循環(huán)熱效率nett1wqnet1 22 33 44 1wwwww1g 121 2111R Tpwp?32 3g22lnvwR Tv1024 1L14qqqTss放HL23LcH23H1TTsTTsT 12 3H32qqqTss 吸net12qqqHL23netTTsw11討論：討論：cHL,f T T2）LH0,TT 3）LHc,0TT若第二類永動機不可能制成。第二類永動機不可能制成。 4）實際循環(huán)不可能實現(xiàn)

6、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。12二、逆向卡諾循環(huán)二、逆向卡諾循環(huán) 制冷系數(shù)制冷系數(shù)：cccnet0cqqwqqc23c0c230cTsTTTsTT1c可大于，小于，

7、或等于TcT- -Tc c13供暖系數(shù)供暖系數(shù)：11cnet12qqwqqR41RR041R0TsTTTsTTc1TRTR- -T0 c14三、概括性卡諾循環(huán)三、概括性卡諾循環(huán) 1. 回?zé)岷蜆O限回?zé)峄責(zé)岷蜆O限回?zé)?2L1212qmnTs面積net122t1111wqqqqqq 2. 概括性卡諾循環(huán)及其熱效率概括性卡諾循環(huán)及其熱效率1H34343qopTs面積L12LH34H11TsTTsT c15四、卡諾定理四、卡諾定理 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 等等，與可逆循

8、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。例例A44015516五、多熱源可逆循環(huán)五、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

9、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)2t11 21111 21qB mnqA mn 面積面積21m21dT sTssmLLmHH111TTqrmnqopmnoTT 面積面積2)17循環(huán)熱效率歸納：循環(huán)熱效率歸納：net2t111wqqq mm1TT 放吸LH1TT 討論：熱效率討論：熱效率適用于一切工質(zhì)，任意循環(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)，概括性卡諾循環(huán)適用于卡諾循環(huán)，概括性卡諾循環(huán),任意工質(zhì)任意工質(zhì)1853 熵和熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式熵和熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式一、熵是狀態(tài)參數(shù)一

10、、熵是狀態(tài)參數(shù) 1. 證明證明：任意可逆過程可用一組任意可逆過程可用一組 初、終態(tài)相同的由可逆初、終態(tài)相同的由可逆 絕熱及等溫過程組成的絕熱及等溫過程組成的 過程替代。過程替代。如圖，如圖，1-2可用可用1-a，a-b-c及及c-2代替。代替。需證明：需證明： 1-a及及1-a-b-c-2的功和熱量的功和熱量分別相等。分別相等。BDFAwa1DECw21GECABwcaGFwc2令面積令面積191212a caa ccwwww 1212acuu )()(GFGECABAFECFDFECB21wECD12121 212a cquwq 1212aca cuw 又又所以所以202. 熵參數(shù)的導(dǎo)出熵參

11、數(shù)的導(dǎo)出L,2t,H,111iiiiiTqTq 12H,L,0iiiiqqTT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 則則21L,H,iiiiqqTT,0ir iqT0rTq21r00qqTTdRqsT 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）22二、克勞修斯積分不等式二、克勞修斯積分不等

12、式用一組等熵線分割循環(huán)用一組等熵線分割循環(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)部分：可逆小循環(huán)部分：r0qT不可逆小循環(huán)部分：不可逆小循環(huán)部分：2,L,1,H,11iiiiqTqT 2,L,1,2,1,H,H,L,0iiiiiiiiqTqqqTTTr0qT 23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“s2（可逆達可逆達終態(tài)），如：終態(tài)），如：22gg11lnlnln2VTvscRRTv gln2sR 0sTqq=03)2211rqssT并不意味著并不意味著IRRss,12,12因為：因為：273）由克氏不等式由克氏不等式1 22 1rr0A

13、BIRRqqTT與第二定律表達式相反與第二定律表達式相反??？??？2 12 1rr0ABIRRqqTT2 12 1rrBARIRqqTT122 1rAIRqssT28四、不可逆過程熵差計算四、不可逆過程熵差計算421432132121ssssssBA 即設(shè)計一組或一個初、終態(tài)與即設(shè)計一組或一個初、終態(tài)與不可逆過程相同的可逆過程，計不可逆過程相同的可逆過程，計算該組可逆過程的熵差即可。算該組可逆過程的熵差即可。2954 熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理熵方程與孤立系統(tǒng)熵增原理一、熵方程一、熵方程1. 熵流和熵產(chǎn)熵流和熵產(chǎn)rdqsT其中其中2f1rqsT吸熱吸熱 “+”放熱放熱 “”系統(tǒng)與外界系統(tǒng)與外界換熱

14、換熱造成系造成系統(tǒng)熵的變化統(tǒng)熵的變化。grdqssTfgssfgsss （熱）熵流（熱）熵流30sg熵產(chǎn)，熵產(chǎn)，非負(fù)非負(fù)不可逆不可逆 “+”可逆可逆 “0”系統(tǒng)進行系統(tǒng)進行不可逆過程不可逆過程造成系統(tǒng)熵的增加造成系統(tǒng)熵的增加例例：若若TA = TB，可逆，取可逆，取A為系統(tǒng)為系統(tǒng)21AAARQQSTT 22f11rBBAQQQQSTTTT g0S 31取取B為系統(tǒng)為系統(tǒng)21BBBRQQSTT若若TATB，不可逆，取不可逆，取A為系統(tǒng)為系統(tǒng)21AAARQQSTT 22f11rAABQQQQSTTTTg0S 22f11rBBQQQSTTT gf110ABBAQQSSSQTTTT 32 所以，單純傳

15、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，差額部分由不可逆熵產(chǎn)提供。 2. 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）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：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)熵流熵流例例A4221441例例A4412553例例A

16、44226533r,li ilQm sTgr,dli ijjlQmsm sSSTjjm sgSf,g()iijjlSs msmSSi im sjjm srllQTWdS流入流入流出流出熵產(chǎn)熵產(chǎn)熵增熵增34 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

17、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：35絕熱穩(wěn)流開系：絕熱穩(wěn)流開系：f21g00ssssCV2100Sss12CVd0mmmS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：矛盾矛盾?12fg0ssmSS21fgssssf,g( )iijjlSs ms mSS例例A140155例例A44427736二、孤立系統(tǒng)熵增原理二、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f0000ijlmmQSisogd0S

18、S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，其極限一切過程均可逆時系統(tǒng)熵保持不變一切過程均可逆時系統(tǒng)熵保持不變。37 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)熵增原理判根據(jù)熵增原理判 別過程進行的方向別過程進行的方向；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，可作為可作為第二定律第二定律 的的又一數(shù)學(xué)表達式，而且是又一數(shù)學(xué)表達式，而且是更基本的一種表達式更基本的一種表達式； 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

19、熵增原理可推廣到閉口絕熱系；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，即均不改變其總內(nèi)部儲能，即 任意過程中任意過程中能量守恒能量守恒。但各種不可逆過程均可。但各種不可逆過程均可 造成機械能損失，而造成機械能損失，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)的共同屬性熵可反映某種物質(zhì)的共同屬性。例。例38nTqsq11熱熱源：失12isoHL12HL00qqsTTqqTT R “=”IR “”1,net,net,qt Rt IRRIRww 同樣不可逆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a) 熱

20、能熱能機械能機械能LTqsq22冷冷源：得net0ws 熱機：輸出39 熱量高溫低溫b)AATqsqA失:iso110BAsqTTR “=” IR “” 若不可逆，若不可逆，TATB,，以以A為熱源為熱源B為冷源，利用熱機可使為冷源，利用熱機可使一部分熱能轉(zhuǎn)變成機械能，所以一部分熱能轉(zhuǎn)變成機械能，所以孤立系熵增大孤立系熵增大這里也意味著這里也意味著機械能損失機械能損失。BBTqsqB得:40 c) 機械功（或電能）轉(zhuǎn)化為熱能機械功（或電能）轉(zhuǎn)化為熱能輸入輸入WsQ（=Ws），），氣體由氣體由T1 上升到上升到T2，v1=v2。工質(zhì)熵變工質(zhì)熵變2211ln0VRTQSmcTT工質(zhì)外界外界 S外外

21、=0 由于熱能不可能由于熱能不可能100%轉(zhuǎn)變成機械能而不留任何影響，故轉(zhuǎn)變成機械能而不留任何影響，故這里這里Siso0還是意味還是意味機械能損失機械能損失。iso0SSSS 外工質(zhì)工質(zhì)41d) 有壓差的膨脹（如自由膨脹）有壓差的膨脹（如自由膨脹）2g1ln0vsRv iso0ss 2g01lnvQR Tviso0s孤立系熵增意味機械能損失孤立系熵增意味機械能損失0外界s0W12lnvvRsg120lnvvRTQsg外界QW 例例A340133例例A4402334255 系統(tǒng)的作功能力（火用系統(tǒng)的作功能力（火用 ） 及熵產(chǎn)與作功能力損失及熵產(chǎn)與作功能力損失 系統(tǒng)與外界有系統(tǒng)與外界有不平衡不平衡

22、存在，即具備作功能力，作功能存在，即具備作功能力，作功能力也可稱為力也可稱為有效能，可用能有效能，可用能等。等。一一. 熱源熱量的可用能熱源熱量的可用能因因T0基本恒定，故基本恒定，故qun s1201un1a10012mhmhTqqqqqTTsTTa1012qqTs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。0a1mh1TqqT43討論：討論： 1）qa是環(huán)境條件下熱源傳出熱量中可轉(zhuǎn)化為功的最高是環(huán)境條件下熱源傳出熱量中可轉(zhuǎn)化為功的最高 分額份額，稱為分額份額，稱為熱量火用熱量火用 ； 2）qun是理想狀況下熱量中仍不能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠郑鞘?/p>

23、理想狀況下熱量中仍不能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠郑?熱能的一種屬性，環(huán)境條件和熱源確定后不能消除熱能的一種屬性，環(huán)境條件和熱源確定后不能消除 減少，稱為減少，稱為熱量火用熱量火用 ； 3）與環(huán)境有溫差的熱源傳出的熱量具備作功能力，但）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)嵩吹臒崃课幢厥菑U熱，而環(huán)境介循環(huán)中排向低溫?zé)嵩吹臒崃课幢厥菑U熱，而環(huán)境介 質(zhì)中的內(nèi)熱能全部是質(zhì)中的內(nèi)熱能全部是廢熱廢熱。 4）qa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qa從嚴(yán)格意義上從嚴(yán)格意義上 講不是狀態(tài)參數(shù)。講不是狀態(tài)參數(shù)。44 二、冷量的作功能力二、冷量的作功能力 冷量冷量低于環(huán)境溫度傳

24、遞的熱量。低于環(huán)境溫度傳遞的熱量。 01aTqqT01 acTqqT2011 acTqqT01caTqqT201ccqTqTcaqsTq120整理整理45討論：討論： 1）熱量的可用能和冷量的可用能計算式差一負(fù)號。）熱量的可用能和冷量的可用能計算式差一負(fù)號。 2）物體吸熱，熱量中可用能使物體作功能力增大；）物體吸熱，熱量中可用能使物體作功能力增大； 但物體吸冷，使物體的作功能力下降，即但物體吸冷，使物體的作功能力下降，即 “熱流與熱量可用能同向；冷量與可用能反向熱流與熱量可用能同向；冷量與可用能反向?！?3）熱（冷）量可用能與）熱（冷）量可用能與T的關(guān)系。的關(guān)系。1201sTqqacaqsTq

25、120熱量可用能熱量可用能冷量可用能冷量可用能46x,12341112561QEQ面積面積cx,c12341, , 112651QEQ 面積面積47 三、定質(zhì)量物系的作功能力三、定質(zhì)量物系的作功能力 工質(zhì)的作功能力工質(zhì)的作功能力工質(zhì)因其狀態(tài)不同于環(huán)境而具備的作功工質(zhì)因其狀態(tài)不同于環(huán)境而具備的作功能力。通常是指能力。通常是指系統(tǒng)只與環(huán)境交換熱量可逆過渡到與環(huán)境平衡狀系統(tǒng)只與環(huán)境交換熱量可逆過渡到與環(huán)境平衡狀態(tài)作出的最大理論有用功。態(tài)作出的最大理論有用功。48氣體從初態(tài)（氣體從初態(tài)（p，T）（p0，T0）據(jù)據(jù)u,10dddquwwquwqupv 微卡諾機微卡諾機0net01TqwqTqTTuu,1

26、netwww00ddqqupvTqT00ddduT spv u,max00000wuuTsspvv49討論：討論： 1）相對于）相對于p0，T0， wu,max是狀態(tài)參數(shù)，稱之為是狀態(tài)參數(shù)，稱之為 熱力學(xué)能熱力學(xué)能 火用火用，用，用Ex,U（ex,U）表示。表示。 2）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。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）因為是最大有用功，所以）因為是最大有用功，所以 必須一切過程可逆；最終必須一切過程可逆；最終 向環(huán)境排熱。向環(huán)境排熱。 如：真空系統(tǒng)作

27、功能力如：真空系統(tǒng)作功能力= p0V50四、穩(wěn)流工質(zhì)的作功能力四、穩(wěn)流工質(zhì)的作功能力tqhw u,maxc01001swwwqhhqTssu,max10012whhTss01swqhqhh 0cc,net1iTwwqT0000111iTqq T ssT 512）從狀態(tài)從狀態(tài)12，穩(wěn)流工質(zhì)可作出的最大有用功，穩(wěn)流工質(zhì)可作出的最大有用功12u,max,1 2x,x,12021HHweehhTss3）若考慮動能，則稱之為若考慮動能，則稱之為物流火用物流火用，用，用Ex（ex）表示表示2u,maxx10010f112wehhTssc討論討論： 1）對于）對于 p0 、T0，wu,max僅取決于狀態(tài)，稱

28、之為僅取決于狀態(tài)，稱之為焓火用焓火用，用用Ex,H（ex,H）表示。表示。524）焓火用）焓火用在在T-s圖上表示圖上表示x,10010HehhTss,100111p fqTssaomnf 面積53* 5）焓火用）焓火用在在h-s圖上表示圖上表示dddqT shv p000,tgp ThTsdddhT sv pphTs001tgbaobTss0100111ssThhbaba54注：點在點注：點在點1左側(cè)同樣左側(cè)同樣55五、熵產(chǎn)與系統(tǒng)作功能力（火用五、熵產(chǎn)與系統(tǒng)作功能力（火用 ）損失）損失 1.兩個特例兩個特例據(jù)熱力學(xué)第一定律：面積據(jù)熱力學(xué)第一定律：面積1211091 =面積面積348103qA

29、a=面積面積16721qAun=面積面積691076=T0(s1s2)qBa=面積面積45734qBun=面積面積581075=T0(s4s3) BunBAunABaAaqqqqqqI21340ssTqqAunBun0iso0 gTsT s56循環(huán)循環(huán)123 41比循環(huán)比循環(huán)12341少輸出的凈少輸出的凈功即為不可逆絕熱功即為不可逆絕熱膨脹過程膨脹過程2-3 造成造成的作功能力損失。的作功能力損失。0230iso0 gITsTsT s572.閉口系作功能力（火用閉口系作功能力（火用 ）損失）損失可逆微元過程中可逆微元過程中,max00ddduwupvT s 不可逆微元過程中不可逆微元過程中0d

30、duwqupv,maxuuIww0dT sq00dqTsT0f0gdTssT s0 gIT s583.穩(wěn)流開系作功能力（火用穩(wěn)流開系作功能力（火用 ）損失）損失u,max0ddwhT s 微元不可逆過程：微元不可逆過程：utdwqhqhw u,maxuIww0 gIT s歸納：歸納：0g0isoIT STS微元可逆過程：微元可逆過程：000ddqT sqTsT0f0gdTssT s59注意：注意：losIW可逆等溫可逆等溫2g 11lnvwR Tv不可逆絕熱不可逆絕熱2gg10lnwvssRv 20g1lnvIT RvloswwwI例例A4402551 例例A4402552例例A9442776056 火用火用平衡方程及火用平衡方程及火用損失損失一、火用一、火用概念推廣概念推廣 機械能機械能機械火用機械火用 用用Ex,w（ex,w）表示表示 熱（冷）量的可用能熱（冷）量的可用能熱量火用熱量火用 用用Ex,Q（ex,Q）表示表