第11講 熱力學第二定律

熵是狀態量可逆循環pv12ab熵變與路徑無關,只與初終態有關Entropychange不可逆過程S與傳熱量的關系任意不可逆循環pv12ab=可逆>不可逆S與傳熱量的關系=可逆>不可逆<不可能熱二律表達式之一對于循環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程不可逆因素會引起熵變化=0總是熵增針對過程熵流和熵產對于任意微元過程有：=：可逆過程>：不可逆過程定義熵產：純粹由不可逆因素引起結論：熵產是過程不可逆性大小的度量。熵流：永遠熱二律表達式之一EntropyflowandEntropygeneration熵流、熵產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不易求熵變的計算方法理想氣體僅可逆過程適用Ts1234任何過程熵變的計算方法非理想氣體：查圖表固體和液體：通常常數例：水熵變與過程無關，假定可逆：熵變的計算方法熱源（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耗散§4-5

孤立系統熵增原理孤立系統無質量交換結論：孤立系統的熵只能增大，或者不變，絕不能減小，這一規律稱為孤立系統

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式之一Increaseofentropyprinciple

Theentropyofanisolatedsystemduringaprocessalwaysincreaseor,inthelimitingcaseofareversibleprocess,remainsconstant.孤立系統熵增原理：孤立系統的熵只能增大，或者不變，絕不能減小。為什么用孤立系統？孤立系統=非孤立系統+相關外界=：可逆過程

reversible>：不可逆過程

irreversible<：不可能過程impossible最常用的熱二律表達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有循環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T1>T2可自發傳熱當T1<T2不能傳熱當T1=T2可逆傳熱孤立系熵增原理舉例(1)QT2T1取熱源T1和T2為孤立系STT1T2孤立系熵增原理舉例(2)兩恒溫熱源間工作的可逆熱機Q2T2T1RWQ1功源孤立系熵增原理舉例(2)Q2T2T1RWQ1功源STT1T2兩恒溫熱源間工作的可逆熱機孤立系熵增原理舉例(3)T1T2RQ1Q2W假定Q1=Q1’，tIR

<tR，W’<W

∵可逆時IRW’Q1’Q2’兩恒溫熱源間工作的不可逆熱機孤立系熵增原理舉例(3)T1T2IRW’Q1’Q2’兩恒溫熱源間工作的不可逆熱機STT1T2RQ1Q2W孤立系熵增原理舉例(4)功熱是不可逆過程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:以環境為基準,系統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熵方程閉口系開口系out(2)in(1)ScvQW穩定流動熱二律討論熱二律表述(思考題1)“功可以全部轉換為熱,而熱不能全部轉換為功”溫度界限相同的一切可逆機的效率都相等?一切不可逆機的效率都小于可逆機的效率?理想T

(1)體積膨脹,對外界有影響(2)不能連續不斷地轉換為功熵的性質和計算不可逆過程的熵變可以在給定的初、終態之間任選一可逆過程進行計算。熵是狀態參數，狀態一定，熵有確定的值；

熵的變化只與初、終態有關，與過程的路徑無關熵是廣延量熵的表達式的聯系?

可逆過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?過程進行的方向?循環克勞修斯不等式熵的問答題?任何過程，熵只增不減?若從某一初態經可逆與不可逆兩條路徑到達同一終點，則不可逆途徑的S必大于可逆過程的S?可逆循環S為零，不可逆循環S大于零╳╳╳?不可逆過程S永遠大于可逆過程S╳判斷題（1）?若工質從同一初態，分別經可逆和不可逆過程，到達同一終態，已知兩過程熱源相同，問傳熱量是否相同？相同初終態，s相同=：可逆過程>：不可逆過程熱源T相同相同判斷題（2）?若工質從同一初態出發，從相同熱源吸收相同熱量，問末態熵可逆與不可逆誰大？相同熱量，熱源T相同=：可逆過程>：不可逆過程相同初態s1相同判斷題（3）?若工質從同一初態出發，一個可逆絕熱過程與一個不可逆絕熱過程，能否達到相同終點？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？典型的不可逆過程AB真空

可逆與不可逆討論(例1)可逆熱機2000

K300

K100

kJ15

kJ85

kJ

可逆與不可逆討論(例1)可逆熱機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83

kJ17

kJ由于膨脹時摩擦摩擦耗功2kJ當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83

kJ17

kJ由于膨脹時摩擦=

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)某熱機工作于T1=800K和T