第11講 熱力學(xué)第二定律

熵是狀態(tài)量可逆循環(huán)pv12ab熵變與路徑無(wú)關(guān),只與初終態(tài)有關(guān)Entropychange不可逆過(guò)程S與傳熱量的關(guān)系任意不可逆循環(huán)pv12ab=可逆>不可逆S與傳熱量的關(guān)系=可逆>不可逆<不可能熱二律表達(dá)式之一對(duì)于循環(huán)克勞修斯不等式除了傳熱,還有其它因素影響熵不可逆絕熱過(guò)程不可逆因素會(huì)引起熵變化=0總是熵增針對(duì)過(guò)程熵流和熵產(chǎn)對(duì)于任意微元過(guò)程有：=：可逆過(guò)程>：不可逆過(guò)程定義熵產(chǎn)：純粹由不可逆因素引起結(jié)論：熵產(chǎn)是過(guò)程不可逆性大小的度量。熵流：永遠(yuǎn)熱二律表達(dá)式之一EntropyflowandEntropygeneration熵流、熵產(chǎn)和熵變?nèi)我獠豢赡孢^(guò)程可逆過(guò)程不可逆絕熱過(guò)程可逆絕熱過(guò)程不易求熵變的計(jì)算方法理想氣體僅可逆過(guò)程適用Ts1234任何過(guò)程熵變的計(jì)算方法非理想氣體：查圖表固體和液體：通常常數(shù)例：水熵變與過(guò)程無(wú)關(guān)，假定可逆：熵變的計(jì)算方法熱源（蓄熱器）：與外界交換熱量，T幾乎不變假想蓄熱器RQ1Q2WT2T1T1熱源的熵變熵變的計(jì)算方法功源（蓄功器）：與只外界交換功功源的熵變理想彈簧無(wú)耗散§4-5

孤立系統(tǒng)熵增原理孤立系統(tǒng)無(wú)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(chēng)為孤立系統(tǒng)

熵增原理。無(wú)熱量交換無(wú)功量交換=：可逆過(guò)程>：不可逆過(guò)程熱二律表達(dá)式之一Increaseofentropyprinciple

Theentropyofanisolatedsystemduringaprocessalwaysincreaseor,inthelimitingcaseofareversibleprocess,remainsconstant.孤立系統(tǒng)熵增原理：孤立系統(tǒng)的熵只能增大，或者不變，絕不能減小。為什么用孤立系統(tǒng)？孤立系統(tǒng)=非孤立系統(tǒng)+相關(guān)外界=：可逆過(guò)程

reversible>：不可逆過(guò)程

irreversible<：不可能過(guò)程impossible最常用的熱二律表達(dá)式孤立系熵增原理舉例(1)傳熱方向(T1>T2)QT2T1用克勞修斯不等式用用用沒(méi)有循環(huán)不好用不知道孤立系熵增原理舉例(1)QT2T1取熱源T1和T2為孤立系當(dāng)T1>T2可自發(fā)傳熱當(dāng)T1<T2不能傳熱當(dāng)T1=T2可逆?zhèn)鳠峁铝⑾奠卦鲈砼e例(1)QT2T1取熱源T1和T2為孤立系STT1T2孤立系熵增原理舉例(2)兩恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)Q2T2T1RWQ1功源孤立系熵增原理舉例(2)Q2T2T1RWQ1功源STT1T2兩恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)孤立系熵增原理舉例(3)T1T2RQ1Q2W假定Q1=Q1’，tIR

<tR，W’<W

∵可逆時(shí)IRW’Q1’Q2’兩恒溫?zé)嵩撮g工作的不可逆熱機(jī)孤立系熵增原理舉例(3)T1T2IRW’Q1’Q2’兩恒溫?zé)嵩撮g工作的不可逆熱機(jī)STT1T2RQ1Q2W孤立系熵增原理舉例(4)功熱是不可逆過(guò)程T1WQ功源單熱源取熱功是不可能的孤立系熵增原理舉例(5)Q2T2T0WQ1功源冰箱制冷過(guò)程若想必須加入功W,使作功能力損失RQ1Q2WR卡諾定理tR>

tIR

可逆T1T0IRWIRQ1’Q2’作功能力:以環(huán)境為基準(zhǔn),系統(tǒng)可能作出的最大功假定Q1=Q1’，WR

>WIR

作功能力損失作功能力損失T1T0RQ1Q2WIRW’Q1’Q2’假定Q1=Q1’，WR>WIR

作功能力損失§4-6熵方程閉口系開(kāi)口系out(2)in(1)ScvQW穩(wěn)定流動(dòng)熱二律討論熱二律表述(思考題1)“功可以全部轉(zhuǎn)換為熱,而熱不能全部轉(zhuǎn)換為功”溫度界限相同的一切可逆機(jī)的效率都相等?一切不可逆機(jī)的效率都小于可逆機(jī)的效率?理想T

(1)體積膨脹,對(duì)外界有影響(2)不能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換為功熵的性質(zhì)和計(jì)算不可逆過(guò)程的熵變可以在給定的初、終態(tài)之間任選一可逆過(guò)程進(jìn)行計(jì)算。熵是狀態(tài)參數(shù)，狀態(tài)一定，熵有確定的值；

熵的變化只與初、終態(tài)有關(guān)，與過(guò)程的路徑無(wú)關(guān)熵是廣延量熵的表達(dá)式的聯(lián)系?

可逆過(guò)程傳熱的大小和方向?不可逆程度的量度作功能力損失?孤立系?過(guò)程進(jìn)行的方向?循環(huán)克勞修斯不等式熵的問(wèn)答題?任何過(guò)程，熵只增不減?若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆兩條路徑到達(dá)同一終點(diǎn)，則不可逆途徑的S必大于可逆過(guò)程的S?可逆循環(huán)S為零，不可逆循環(huán)S大于零╳╳╳?不可逆過(guò)程S永遠(yuǎn)大于可逆過(guò)程S╳判斷題（1）?若工質(zhì)從同一初態(tài)，分別經(jīng)可逆和不可逆過(guò)程，到達(dá)同一終態(tài)，已知兩過(guò)程熱源相同，問(wèn)傳熱量是否相同？相同初終態(tài)，s相同=：可逆過(guò)程>：不可逆過(guò)程熱源T相同相同判斷題（2）?若工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，從相同熱源吸收相同熱量，問(wèn)末態(tài)熵可逆與不可逆誰(shuí)大？相同熱量，熱源T相同=：可逆過(guò)程>：不可逆過(guò)程相同初態(tài)s1相同判斷題（3）?若工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，一個(gè)可逆絕熱過(guò)程與一個(gè)不可逆絕熱過(guò)程，能否達(dá)到相同終點(diǎn)？可逆絕熱不可逆絕熱STp1p2122’判斷題（4）?理想氣體絕熱自由膨脹，熵變？典型的不可逆過(guò)程AB真空

可逆與不可逆討論(例1)可逆熱機(jī)2000

K300

K100

kJ15

kJ85

kJ

可逆與不可逆討論(例1)可逆熱機(jī)2000

K300

K100

kJ15

kJ85

kJ

Scycle=0,Siso=0ST2000

K300

K

可逆與不可逆討論(例2)2000

K300

K100

kJ15

kJ85

kJ不可逆熱機(jī)83

kJ17

kJ由于膨脹時(shí)摩擦摩擦耗功2kJ當(dāng)T0=300K作功能力損失=T0Siso=

2kJ

可逆與不可逆討論(例2)2000

K300

K100

kJ15

kJ85

kJ不可逆熱機(jī)83

kJ17

kJ由于膨脹時(shí)摩擦=

2kJ

Scycle=0T0ST2000

K300

K

Siso=0.0067可逆與不可逆討論(例3)有溫差傳熱的可逆熱機(jī)2000

K300

K100

kJ16

kJ84

kJ100

kJ1875

K可逆與不可逆討論(例3)有溫差傳熱的可逆熱機(jī)2000

K300

K100

kJ16

kJ84

kJ100

kJ1875

KST2000

K300

K1875

K

Siso=0.0033

Scycle=0T0S熱源溫差可逆與不可逆討論(例4)某熱機(jī)工作于T1=800K和T